GRANULOMETRIAAnlisis Por Mallas Curva Granulomtrica Suelos
Finos, Anlisis Mediante el Hidrmetro Mtodo Del Hidrmetro
BIBLIOGRAFIA
Granulometra es la parte de la Mecnica de Suelos que estudia lo
referente a las formas y distribucin de las partculas que
constituyen un suelo. El anlisis granulomtrico solo tiene sentido
llevarlo a cabo en suelos gruesos,, es decir en suelos en que el
rango del tamao vara entre 0.074 y 76.2 mm. Esto se debe a que en
suelos finos el comportamiento depende ms de las formas de las
partculas y su composicin mineralgica, y solamente en una mnima
parte del tamao de los granos. Anlisis Por MallasExisten pruebas
mecnicas para determinar la granulometra de un suelo. Dentro de
este tipo de pruebas encontramos para suelos gruesos el anlisis
mediante mallas, y para suelos finos el anlisis de una suspensin
del suelo mediante el hidrmetro (densmetro). La medicin en el tamao
de los granos de un suelo grueso puede efectuarse mediante: a)
Anlisis Directo. Se realiza en partculas de suelo de ms de 3
pulgadas de tamao con aparatos de precisin manuales, como el
Vernier. b) Medicin con Mallas. Este anlisis mecnico es el usado
principalmente en suelos gruesos y consiste en ordenar en forma
descendente una serie de mallas, depositar al suelo previamente
seco en juego de mallas agitndolo en forma horizontal o vertical
durante 5 10 minutos en un agitador. Despus se pesa el suelo
retenido en cada malla teniendo mucho cuidado de evitar prdidas de
material, posteriormente, se calcula el porciento retenido en cada
malla con respecto al peso total de la muestra y el porciento que
pasa respecto a dicho total. Por ltimo, se grfica en escala
semilogartmica el porciento de material que pasa, en peso, y el
dimetro de la malla, por lo que forman ambos parmetros un sistema
de ejes sobre el cual, una vez graficados los resultados,
obtendremos la llamada Curva de Distribucin Granulomtrica. Mediante
el mtodo de mallas pueden presentarse problemas para que pasen las
partculas por las mallas ms finas. Cuando esto sucede, se utiliza
el procedimiento de la va hmeda, o sea, lavar el material para que
puedan pasar. A continuacin se presentan las mallas U.S. Bureau
Standars a utilizar en esta prueba, con sus correspondientes
aberturas. Nmero de Malla Abertura En mm
3"76.20
2"50.80
1"25.40
1/2"12.70
3/8"9.52
1/4"6.35
44.76
102.00
200.84
400.42
600.25
1000.149
2000.074
Curva GranulomtricaLa distribucin del tamao de las partculas que
constituyen un suelo grueso se pude expresar grficamente mediante
una Curva de Distribucin Granulomtrica. Para trazar dicha curva se
usa el eje de las ordenadas a fin de localizar el porcentaje de
partculas en peso, cuyo tamao resulta menor que el dimetro dado por
eje de las abscisas. Entonces, una curva granulomtrica nos indica
en general el tamao de los granos y la buena o mala graduacin de
estos. A partir de la curva de distribucin granulomtrica pueden
obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo.
El Coeficiente de Uniformidad (Cu) y el Coeficiente de Curvatura
(Cc). D60 (D30)2 Cu = ________ Cc = ____________ D10 D60 D10 donde:
D10 = Dimetro Efectivo, osea el dimetro que corresponde a las
partculas cuyo tamao es mayor o igual que el 10 % en peso del total
de partculas de un suelo. D30 = Dimetro de partculas, cuyo tamao es
mayor o igual que el 30 % en peso del total de partculas. D60 =
Dimetro de partculas cuyo tamao es mayor o igual que el 60 % del
peso total de las partculas. El coeficiente de uniformidad (Cu)
representa la extensin de la curva de distribucin granulomtrica, es
decir, a mayor extensin de esta curva, se tendr una mayor variedad
de tamaos, lo que es propio de un suelo bien graduado.;
generalmente esto se cumple en arenas para un Cu > 6, y en
gravas con un Cu > 4. El coeficiente de curvatura (Cc) nos
indica una curva granulomtrica constante, sin escalones; esto se
cumple tanto en arenas como gravas para cuando 1< Cc < 3. Por
lo tanto ambos coeficientes sirven para indicarnos de una manera
prctica y sencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra
bien graduado o mal graduado. Suelos Finos, Anlisis Mediante el
HidrmetroCuando es necesario determinar la granulometra en suelos
finos (menores a 0.074 mm), se utiliza el procedimiento denominado
del Hidrmetro. El mtodo se basa en el hecho de que la velocidad de
sedimentacin de partculas en un lquido es funcin de su tamao; la
Ley de que se hace uso en el procedimiento del hidrmetro es debida
a Stokes. La ley de Stokes aplicada a partculas de suelo real, que
se sedimentan en agua, es vlida solamente en tamaos menores de 0.2
mm aproximadamente (ya que tamaos mayores afectaran a la ley de
sedimentacin considerablemente debido a la turbulencia), pero
mayores a 0.2 micras. Mtodo Del HidrmetroEn resumen el mtodo del
hidrmetro se basa en: a) La Ley de Stokes aplicable a una suspensin
del suelo. b) Al comienzo de la prueba la suspensin es uniforme y
de concentracin suficientemente baja para que las partculas no se
interfieran al sedimentarse. Se considera apropiada una
concentracin de unos 50 g / l) c) El rea de la seccin recta del
bulbo del hidrmetro es despreciable en comparacin a la de la
probeta donde se realiza la sedimentacin, por lo que el bulbo no
interfiere en la sedimentacin de las partculas en el instante de
efectuarse una medicin. Si la suspensin es uniforme, todas las
partculas de un mismo dimetro D estn distribuidas uniformemente en
toda la suspensin, al principio de la prueba, y todas estas
partculas se sedimentan a la misma velocidad. Al pasar un tiempo t,
todas las partculas del mismo dimetro habrn recorrido la distancia
H =vt, y arriba de esa altura no se encontrarn partculas de ese
dimetro a esa velocidad, mientras que de ese nivel hacia abajo ,
las partculas de ese tamao conservan sus posicines relativas ya que
bajan a la misma velocidad. Como consecuencia, las partculas de
tamao mayor que D, habrn descendido a una profundidad mayor, pues
se sedimentan a una mayor velocidad, por lo que a la profundidad H
slamente habr partculas de dimetro equivalente igual o menor que D.
Por lo tanto el peso especfico relativo de la suspensin a la
profundidad H y al tiempo t, es una medidad de la cantidad de
partculas de igual y menor tamao que D contenidas en el suelo.
Midiendo el peso especfico relativo de una suspensin de suelo, a
una misma profundidad en distintos tiempos, puede obtenerse
cualquier nmero de puntos para la curva granulomtrica, pudiendose
hacer mediciones al mismo tiempo, pero a diferentes profundidades.
Ya en la prctica se determina la distribucin de los pesos
especficos relativos a diferentes tiempos y a distintas
profundiades, ya que la distribucin de los pesos especficos
representa, en una forma implicita, la distribucin granulomtrica.
BIBLIOGRAFIA Autores: Eulalio Jurez Badillo y Alfonso Rico
Rodrguez. Ttulo: Mecnica de Suelos. Tomo 1. Fundamentos de la
Mecnica de Suelos. Editorial: LIMUSA- Noriega Tercera Edicin.
Decimasptima reimpresin 1996. Impreso en Mxico, D.F. INSTITUTO
TECNOLOGICO DE OAXACA
PRACTICA 1:PESO ESPECIFICO DE SOLIDO Y PORCENTAJE DE HUMEDAD
MATERIA: MECANICA DE SUELOS I
CATEDRATICO: ING. GLADIS CASTELLANOS HERNANDEZ
LABORATORISTA: PEREZ SANTIAGO HIPOLITO ANTONIO
ALUMNA: CRUZ ARAGON LUCIA
SEMESTRE: CUARTO ESPECIALIDAD: ING. CIVIL
GRUPO: CD HORA: 11:00-12:00
FECHA: OAXACA DE JUAREZ, A 14 DE MARZO DEL 2011.INTRODUCCION
PESO ESPECIFICO DE SOLIDO Y PORCENTAJE DE HUMEDADHUMEDADEQUIPO:
* Balanza * Vidrio de reloj * Charola * Brocha * Capsula de
porcelana, para pesar * Parrilla * Cuchara de albail * Cerrillos *
100 gramos de muestra (ph-peso hmedo)PROCEDIMIENTO: 1. Se nivela la
balanza ponindola en cero y se pesa la capsula de porcelana.
2. Se prosigue la practica colocando la muestra de suelo en la
capsula de porcelana para pesarla y poder determinar el peso hmedo
de la muestra.
3. Despus se coloca la muestra en la charola con ayuda de la
brocha y se lleva a la parrilla, la cual fue previamente encendida,
para secarla pero para evitar que esta se queme se mueve con la
cuchara de albail.
4. Y a pequeos intervalos de tiempo se pasa el reloj de vidrio
sobre la muestra esto con la finalidad de saber cuando la muestra
est seca, pues cuando el vidrio ya no se opaca indicara que la
muestra esta lista.
5. En seguida se prosigue a retirar la muestra del fuego una vez
que ya est lista y se enfra.
6. Una vez fra la muestra se pesa de nuevo y se aplica la
siguiente frmula para conocer el porcentaje de humedad del suelo
que se est analizando.
Humedad=peso humedo-peso secopeso seco(100)Peso de la
capsula=180.3 grPeso de la muestra hmeda=100 grPeso de la muestra
seca=97.3 grHumedad=100-97.397.3100=2.77%DENSIDADEQUIPO: * Balanza
* 45 gr de muestra de suelo * Pinzas * Frasco chapman base redonda,
aforado a 500 ml * Embudo * Pipeta * Embudo * Franela * Mallitas de
asbesto * Cubeta de agua * Termmetro * Vaso precipitado
PROCEDIMIENTO: 1. Primero nivelaremos nuevamente la balanza para
pesar 45 gramos de muestra de suelo y le ponemos agua al frasco
champa de base redonda.
2. Con ayuda del embudo ponemos la muestra en el frasco y lo que
quede en el cuello del frasco lo terminamos de bajar con la
pipeta.
3. Enseguida colocamos el frasco en la parrilla sobre una
mallita de acero y una vez que comience a hervir se dejara durante
10 minutos ms y se retira entonces del fuego con la ayuda de las
pinzas.
4. Mientras esto ocurre, introducimos el termmetro en la cubeta
de agua para saber a qu temperatura se encuentra.
5. Despus se prosigue a enfriar esta muestra por lo que se le
coloca un poco de agua en el frasco y luego se coloca en la cubeta
de agua, y se le toma la temperatura utilizando el termmetro hasta
que esta se iguale con la temperatura de la cubeta.
6. Luego se pesa el frasco y con este dato y el del nmero de
matraz se prosigue a buscar en una grafica el valor de WFSW para
finalmente poder aplicar la siguiente formula y conocer el peso
especfico relativo de la muestra.
Ss=WsWs+wfs-wsfwSs=45 gr45+679.7-711.3 gr=3.358
BIBLIOGRAFIA
Crespo Villalaz Carlos, Mecnica de suelos y cimentaciones,
Quinta edicin, Editorial Limusa, pg. 42.Jurez Badillo, Rico
Rodrguez, Mecnica de suelos, tomo 1, Editorial Limusa, pg.
28-29
GUIAS DE LABORATORIO
MECANICA DE SUELOS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA
CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCINLABORATORIO DE MATERIALES Y
SUELOSING. JULIO PADILLA M.
I.-GUIA GENERAL PARA LAS PRACTICAS DE LABORATORIO
1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecucin de las
prcticas es necesario que se preste debida atencin a las
orientaciones emitidas por el instructor de la prctica.
2. En la elaboracin del Informe, el estudiante debe formar
pequeos grupos de tres personas como mximo.
3. Antes de empezar un ensaye determinado, es aconsejable que el
estudiante se familiarice personalmente con el alcance y propsito
de la prueba a efectuar, as como con el procedimiento de trabajo
que ello involucra. Recuerde que la falta de preparacin personal
puede significar un menor aprovechamiento de parte del estudiante
en el momento de la ejecucin de su prctica.
II.-INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO
1. Atender las indicaciones del instructor.
2. Consultar con el instructor el material y equipo a usar.
3. Al operar un equipo por primera vez, consultar previamente al
instructor.
4. Todo el material empleado debe ser usado de una manera
econmica.
5. Cuidar las piezas pequeas del equipo tales como pesas,
balanzas, tamices, etc. Cualquier dao del equipo deber ser
reportado de inmediato. Dao o prdida debida a descuido ser cargado
a la persona responsable del dao.
6. Para identificacin posterior todos los especimenes, taras,
etc., debern ser debidamente marcados.
7. Al terminar la prctica se limpiara el equipo y se eliminarn
los desperdicios resultantes, tanto de los bancos de trabajo como
del piso.
8. Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los
formatos existentes.
III.-REPORTES:
1. Se entregarn una semana despus de efectuado el ensayo.
2. Se entregarn en grupos de tres personas como mximo.
3. Deber ser breve y claro.
4. Es conveniente que en la portada del reporte se incluya la
siguiente informacin.
a. Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Tecnologa de la
Construccin Departamento de Construccin Laboratorio de Materiales y
Suelos. b. Ttulo del ensaye. c. Nmero del ensaye. d. Nombre y
Carnet de los estudiantes. e. Grupo de prctica. f. Profesor de
teora y prctica. g. Fecha de Entrega
El ordenamiento de los incisos anteriores queda a criterio del
estudiante.
5. Para una mejor exposicin escrita del trabajo, es necesario
organizarlo de una manera lgica, y con toda la informacin
correspondiente. Conviene recordar que un reporte se escribe
pretendiendo que sea comprensible incluso por personas que no han
visto el ensaye, y que dependiendo de la forma de exposicin del
trabajo escrito se puede lograr este objetivo.
A manera de sugerencia y ejemplo se presenta el siguiente
ordenamiento en la presentacin del reporte:
a. INTRODUCCIN; La Introduccin debe elaborarse como la
presentacin del trabajo desarrollado, de tal manera que se de un
enfoque general. Adems se debe expresar algunas definiciones. Se
debe escribir con sus propias palabras. No se debe transcribir
textualmente del libro de consulta o de la gia, sino hacerlo con su
estructuracin personal.
b. Presentar un INDICE del contenido del reporte, a fin de
facilitar la bsqueda de informacin en el texto.
c. Definir bien los OBJETIVOS, del ensaye, estableciendo
adecuadamente el propsito y significado del mismo. Conviene
recordar que los objetivos se entienden como la aplicacin prctica
de los resultados y conocimientos adquiridos.
d. Describir los MATERIALES empleados en el ensayo, brindando la
informacin pertinente como tipo de material, procedencia, etc.
e. Indicar el EQUIPO que se utiliz en el ensayo, el uso y manejo
del mismo, as como sus limitaciones. Para lograr una mejor
visualizacin del tipo de equipo y su operacin, puede acudirse al
auxilio de diagramas o grficas.
f. PRESENTACIN DE DATOS, CALCULOS.-
Se debe tomar la costumbre de que los datos obtenidos en el
laboratorio sean presentados de una manera tabular. Es lgico que
cualquier resultado que se indique es consecuencia de ciertos
clculos numricos que deben indicarse en el reporte, mostrando un
ejemplo tpico. Todas las ecuaciones y frmulas empleadas sern
claramente establecidas junto con las definiciones de smbolos
empleados.
Los pasos hechos en los clculos, debern ser claramente
indicados.
Deber tenerse sumo cuidado al elaborar una tabla o diagrama.
Estos debern ser tan claros como sea posible, completos por s
mismo, y en el caso ideal, debern contener la informacin deseada
sin necesidad de buscar referencia en el texto.
g. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS, CONCLUSIONES:
Se puede incluir una discusin rpida, enfocada principalmente a
los datos ms sobresalientes de las tablas o diagramas. Los
resultados de las pruebas se comparan con el estndar para obtener
las conclusiones que el caso requiera.
h. Hay que recordar que el reporte debe escribirse en lenguaje
tcnico y construccin gramatical correcta, incluyendo REFERENCIA
usada. No se debe escribir en primera persona (yo, nosotros), si no
en la tercera (se hizo, se calcularon).
El estudiante debe apreciar claramente la importancia que
significa un reporte, ya que deber efectuarlo como elemento
esencial de la mayor parte de su trabajo como ingeniero, y que de
la prctica a que se somete en el Laboratorio en la redaccin de
informes y en la representacin de los datos de una manera tcnica,
obtiene un gran beneficio.
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CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA N 1 : EXPLORACIN, MUESTREO Y CONTENIDO DE HUMEDAD
INTRODUCCIN:
En los proyectos de Ingeniera, tanto en obras horizontales como
en obras verticales, se necesita tener informacin veraz acerca de
las propiedades fsico-mecnico de los suelos donde se pretende
cimentar la obra. Por lo que deber hacerse un plan de exploracin y
muestreo en el rea donde se desea realizar el proyecto. La
exploracin deber consistir en la investigacin del subsuelo, con el
objetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se le
realizaran en el laboratorio ensayes bsicos de clasificacin,
densidad, humedad, etc.
En dependencia de la informacin que se necesite y de los ensayes
de laboratorio se define el tipo de exploracin y la forma de
muestreo de los suelos.
OBJETIVOS
Que el estudiante adquiera los conocimientos terico-prcticos en
la exploracin de los suelos.
Que los estudiantes, efecten un mtodo de exploracin de campo
(sondeo manual).
Que los estudiantes desarrollen habilidades para poder realizar
un muestreo adecuado de los suelos, as como la identificacin en el
campo de los suelos, considerndose su textura, plasticidad, color,
etc.
Que los estudiantes observen la variacin de la humedad, en las
muestras obtenidas en el campo a diferentes profundidades.
Mtodos de Exploracin
Pozo a Cielo Abierto:
En este tipo de muestreo exploratorio se practica una excavacin
con dimensiones suficientes para que un tcnico pueda descender en
ella y examinar los diferentes estratos que se presentan en su
estado natural. Este tipo de excavacin no se puede llevar a grandes
profundidades. La dificultad fundamental que presenta este tipo de
exploracin es la presencia del nivel fretico. En estos pozos se
pueden tomar muestras alteradas y/o inalteradas.
Sondeos Manuales:
Este tipo de exploracin se realiza comnmente en obras
horizontales realizndose excavaciones de pequea seccin en planta y
generalmente a una profundidad mxima de 1.5 metros. En esta
exploracin se obtienen muestras alteradas.
Ensayes de Penetracin Estndar (SPT):
Este es uno de los mtodos que rinde mejores resultados en la
prctica y proporciona una informacin ms til en torno al subsuelo,
no solo en lo referente a la descripcin, sino tambin en cuanto a la
resistencia del suelo, ya que puede considerarse como el primer
ensaye realizado.
El mtodo lleva implcito un muestreo que proporciona muestras
alteradas del suelo en estudio y consiste en hacer penetrar a
golpes, con un martinete, el penetrmetro o cuchara partida de
Terzaghi, registrando el nmero de golpes necesarios para lograr una
penetracin de 30.5 cm. (1 pi).
Mtodos Rotativos en Roca:
Cuando en un sondeo se alcanza una capa de roca ms o menos
firme, no es posible lograr penetracin con los mtodos estudiados y
ha de recurrirse a un procedimiento diferente. En estos casos se
recurre al empleo de maquinaria de perforacin, rotacin con broca de
diamante o de tungsteno. Las velocidades de rotacin son variables,
de acuerdo con el tipo de roca a perforar. A las muestras obtenidas
en este tipo de perforacin, se le realizan todos los ensayes
necesarios en la investigacin.
Tipos de Muestras
Muestra Representativa:
Se denomina muestra representativa aquella fraccin de suelo o
roca que es capaz de representar todo un conjunto o estrato
determinado, no solo en su apariencia visual sino en sus
propiedades fsico-mecnicas.
Muestra Alterada:
Son aquellas en las que no se hace ningn esfuerzo para conservar
la estructura natural y condiciones del suelo. Los aditamentos con
caractersticas para la recuperacin de estos suelos son los
siguientes:
Muestreadores de tubo sencillo. Cucharas tipo Terzaghi (cuchara
partida). Excavaciones en forma de calicatas o pozos a cielo
abierto, etc.
Las muestras alteradas pueden utilizarse para determinar; Peso
especfico, lmites de consistencia, Granulometra y cualquier otro
ensaye que no requiera la estructura o condiciones naturales del
suelo in situ.
Muestras Inalteradas:
Las muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de
conservar su estructura natural y cuyas condiciones,
fundamentalmente la densidad natural y la humedad natural, han
sufrido cambios mnimos despreciables en comparacin a su estado in
situ. Para obtener estas muestras se puede realizar;
Monolitos labrados a mano. Muestreadores Shelby, etc.
Humedad
El contenido de humedad del suelo, se define como la cantidad de
agua presente en el suelo al momento de efectuar el ensaye,
relacionado al peso de su fase slida, se representa por la
siguiente expresin;
Peso del agua contenida Wh Ws W =
---------------------------------- = ----------------- Peso seco
Ws
Donde; W: Humedad Wh : Peso de muestra hmeda Ws: Peso de muestra
seca
La expresin anterior tambin se puede representar en
porcentaje.
DESARROLLO DE LA PRACTICA
La prctica consistir en la realizacin de un sondeo manual de
1.50 metros de profundidad, adems se obtendrn muestras alteradas
que sern clasificadas en el campo con la vista y el tacto:
Material y Equipo
Pala. Barra. Posteadora. Paln doble. Balanza de 0.1 gr. de
sensibilidad Tara para humedad. Horno Cucharn Charola Bolsas
plsticas, tarjetas para Identificar las muestras.
Procedimiento sondeo manual
Localizar el sitio donde se realizar la excavacin.
Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la
materia orgnica superficial.
Definir el rea de la de la excavacin (rectangular o eliptica),
la cual estar en dependencia del equipo a utilizar.
Realizar la excavacin, inicialmente se utilizar la barra y la
pala. A medida que se profundiza se pueden ir utilizando el resto
del equipo (paln doble, posteadora, etc), en dependencia del tipo
de suelo que se encuentre que facilite el trabajo de excavacin.
Al ir avanzando en la excavacin se debe ir observando la
variacin de los estratos, considerando bsicamente el tamao de las
partculas y el color, los distintos estratos que se obtengan se
deben colocar a un lado de la excavacin separados entre si y en el
orden que se van obteniendo.
Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5 m), se procede
a la descripcin de los suelos que corresponden a cada estrato.
Luego se muestrea cada estrato por separado, esto consiste en
colocar suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas
de plstico con su correspondiente tarjeta que identifica a cada
muestra y posteriormente trasladarla al laboratorio.
Cerrar la excavacin con el material antes extrado, de tal manera
que se coloque el suelo a como estaba en su estado natural, o sea
depositando el suelo en orden inverso a como se extrajo.
Procedimiento para contenido de humedad
Tomar una muestra representativa del estrato a evaluar.
Obtener el peso hmedo de la muestra.
Colocar la muestra en una tara y depositarlo en el horno hasta
obtener peso constante. - Temperatura del horno: 105 c a 115 c. -
Tiempo de la muestra en el horno : 24 horas.
Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar y determinar su
peso seco.
Presentacin de Resultados
En el reporte deber adjuntarse la siguiente informacin
- Plano de localizacin del sitio en estudio.
- Plano de ubicacin de sondeos.
- Perfil estratigrfico, conteniendo la descripcin de los suelos
encontrados.
- Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo;
Nombre del Proyecto, Localizacin de los Sondeos, Nmero de Sondeo,
Nmero de Muestra, Profundidad de la Muestra, Descripcin del Suelo,
Color de la Muestra.
- Simbologa de los suelos mas importantes;
arcilla limo arena grava mat. Orgnica roca
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CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA No. 2DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS
SUELOS(ASTM D-558; AASHTO T 93-86)
GENERALIDADES:
Se define como Gravedad Especfica de los Suelos, a la relacin
del peso en el aire, de un volumen dado de partculas slidas, al
peso en el aire de un volumen igual de agua destilada a una
temperatura de 4 C.
El valor de la Gravedad Especfica de un Suelo queda expresado
por un valor abstracto; adems de servir para fines de clasificacin,
interviene en la mayor parte de los clculos de la Mecnica de
Suelos.
La densidad de los suelos vara comnmente entre los siguientes
valores:
|Cenizas Volcnicas |2.20 a 2.50 ||Suelos Orgnicos |2.50 a 2.65
||Arenas y Gravas |2.65 a 2.67 ||Limos Inorgnicos |2.67 a 2.72
||Arcillas poco Plsticas |2.72 a 2.78 ||Arcillas medianamente
plsticas y muy plsticas |2.78 a 2.84 ||Arcillas Expansivas |2.84 a
2.88 ||Suelos con Abundante Hierro |3.00 |
OBJETIVOS:
Que los estudiantes, se familiaricen con el mtodo general de
obtencin de la gravedad especifica.
Que los estudiantes determinen el peso promedio por unidad de
volumen de partculas slidas que constituyen un suelo.
[pic]
EQUIPO A UTILIZAR:
1. Matraz aforado de cuello largo (frasco volumtrico), de 500
cc. de capacidad a temperatura de calibracin de 20C2. Agua
Destilada 3. Dispositivo de succin neumtica, capaz de producir el
grado de vaco (opcional). 4. Dispositivo para calentar agua, con
temperatura controlable. 5. Balanza de un centsimo de grado de
aproximacin y capacidad de 1Kg. 6. Horno a temperatura constante de
100 a 110 C. 7. Un desecador. 8. Batidor Mecnico 9. Termmetro con
aproximacin de 0.1 C, graduado hasta 50 C.10. Cpsulas para
evaporacin.11. Pipeta cuenta-gotas (gotero)12. Embudo de vidrio de
conducto largo.
PROCEDIMIENTO RECOMENDADO:
Para el clculo de la gravedad especfica se necesita el dato del
peso del frasco volumtrico lleno con agua destilada hasta la marca
de aforo, a la temperatura de ensaye.
Este valor se toma por lo general de una curva en que estn
ploteados los pesos del frasco ms agua vs. la temperatura. Esta
grfica llamada curva de calibracin, puede ser determinada
experimentalmente por medios tericos.
Antes de realizar el ensaye es necesario hacer la limpieza y
calibracin al frasco volumtrico.
I.PROCEDIMIENTO PARA LA LIMPIEZA DEL FRASCO:
1. Preprese una Mezcla Crmica, disolviendo en caliente 60 grs.,
de Dicromato de Potasio en 300 cc., de agua destilada; djese
enfriar la solucin y adase 460 cc., de cido Sulfrico comercial, de
manera que escurra por las paredes del recipiente en que se forma
la solucin.
2. Con la mezcla crmica enjuguese el frasco para eliminar la
grasa que pueda tener adherida en su interior, enjuguese de nuevo
con agua destilada y escrrase perfectamente baando el interior con
alcohol, para eliminar los residuos de agua, finalmente vulvase a
enjuagar el frasco con ter sulfrico. Para facilitar la eliminacin
de los vapores del ter, es recomendable colocar el frasco boca
abajo durante 10 min.
3. A falta de mezcla crmica puede lavarse el frasco con solucin
jabonosa, repitiendo lo expuesto en el inciso No. 2.
II.PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIN DEL FRASCO VOLUMETRICO:
La calibracin del Frasco Volumtrico debe efectuarse cada 18
meses y su procedimiento prctico es el siguiente:
A. Procedimiento Prctico:
1. Determnese el peso del frasco volumtrico, seco y limpio con
una aproximacin de 0.01gr. (Wf).
2. Llnese el frasco volumtrico con agua destilada a la
temperatura ambiente hasta 0.5 cm., debajo de la marca de enras
marca de aforo y djese reposar durante unos minutos.
3. Mdase la temperatura del agua contenida en el frasco, con
aproximacin de 0.1 C, colocando el bulbo del termmetro en el centro
del frasco volumtrico.
4. Con una pipeta cuenta-gotas, compltese el volumen del frasco
con agua destilada de modo que la parte interior del menisco
coincida con la marca de aforo.
5. Squese cuidadosamente el interior del cuello del frasco
volumtrico con un papel absorbente, respetando el menisco.
6. Psese el frasco lleno con agua hasta la marca de aforo, con
aproximacin de 0.01gr. (Wfw).
7. Reptase las etapas del No. 3 al No. 6, a la misma temperatura
aproximadamente con que se trabaj la primera vez.
8. Reptase las etapas del No. 2 al No. 7, en otros dos
ambientes, uno a temperatura de 5 a 10 C mayor que el primer
ensaye, y otro a una temperatura de 5 a 10 C menor que el primer
ensaye.
9. Represntese en una grfica los resultados de los pesos
obtenidos (peso del frasco lleno de agua), en funcin de las
respectivas temperaturas, teniendo como ordenadas el peso del
frasco lleno de agua (Wfw), y en las abcisas la temperatura.
B. Procedimiento Terico
Los puntos de la curva de calibracin se pueden obtener por la
sustitucin de diferentes temperaturas en la siguiente ecuacin:
Wfw = Wf + Vf (1 - (T.E) ((w - (a) Donde;
Wfw=Peso del frasco + agua Wf=Peso del frasco seco y limpio
Vf=Volumen calibrado del frasco a Tc. (T=T Tc T =Temperatura en
grados centgrados a la cual se desea Wfw. Tc=Temperatura de
calibracin del frasco = 20 C. E =Coeficiente trmino de expansin
cbica del Pyrex, igual a 0.1 x 10-4/OC. (w=Peso unitario del agua a
temperatura de ensaye. (a =Peso unitario del aire a temperatura T y
presin atmosfrica 0.001 gr/cm.
IIIPROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIN DE LA GRAVEDAD
ESPECFICA
A. Procedimiento de Ensaye en Suelos no Cohesivos
(Granulares).
1. Psense 80 gr., aproximadamente de suelo previamente secado al
horno y enfriado (Ws).
2. Psese la muestra cuidadosamente a un frasco volumtrico seco y
limpio, previamente calibrado, segn se indico en los incisos
anteriores, llnese ste con agua destilada hasta la mitad del
frasco.
3. Elimnese el aire atrapado en la muestra por calentamiento del
frasco durante 15 min., utilizando el mtodo indicado por el
profesor de la materia.
4. a.- Adase con cuidado agua destilada hasta la marca de
enrase, verificando que no quede aire atrapado en la muestra; si
existiese aire atrapado en la muestra, elimnelo por el mtodo
utilizado en el paso anterior.
b.- La presencia de materia orgnica puede producir el efecto de
aire no removido a causa de los gases que se forman en contacto con
el agua. La materia orgnica podr descubrirse por olor y por la
formacin de una pelcula oleaginosa en la superficie del agua.
Si sta materia existe el mtodo del vaco debe sustituirse por ms
efectivo para remover gases; ste mtodo puede ser ebullicin de la
suspensin de un bao de Glicerina durante 30 min., aadiendo de
cuando en cuando ms agua destilada para impedir la calcinacin de la
muestra, en todo momento el frasco volumtrico debe estar lleno
hasta su mitad; tras este perodo djese enfriar el frasco a la
temperatura ambiente y aplquese lo escrito anteriormente en el
acpite a.
5. Desairada la suspensin adase agua destilada hasta que el
borde interior del menisco coincida con la marca de aforo.
6. Verifique si el menisco est bien enrasado, y que el frasco en
su parte exterior est seco y limpio; psese el frasco mas el agua ms
el suelo contenido en l (Wfws), con una aproximacin de 0.1 gr.
7. De inmediato determnese la temperatura de la suspensin con
aproximacin de 0.01 C., introduciendo el bulbo de un termmetro
hasta el centro del frasco volumtrico.
8. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y djese
limpio el frasco.
9. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una
temperatura de 110 C.
10. Saque la muestra del horno, djela enfriar y determine su
peso seco (Ws) con aproximacin 0.1gr.
11. Calcule la gravedad especfica con la formula siguiente:
[pic]
Donde;
Ws=Peso seco del suelo Wfsw=Peso del frasco + peso del suelo +
peso del agua. Wfw =Peso del frasco + peso del agua (de la curva de
calibracin). Gs=Gravedad especfica de las partculas slidas del
suelo.
B. Procedimiento de Ensaye en Suelos Cohesivos
1. La muestra de suelo a ser ensayada, se criba por el tamiz No.
10; del material que pasa por el tamiz No. 10, se pesan
aproximadamente 60 gr. de material seco.
2. Agrguele agua hasta obtener una consistencia pastosa.
3. Coloque la pasta dentro del frasco volumtrico, calibrado.
4. Se extrae el aire atrapado como se hizo en los pasos del No.
3 al No. 6, del procedimiento para suelos no cohesivos.
5. Pese el frasco mas agua, mas suelo, (Wsw).
6. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y djese
limpio el frasco.
7. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una
temperatura de 110 C.
8. Saque la muestra del horno, djela enfriar y determine su peso
seco (Ws) con aproximacin 0.1gr.
9. Calclese la gravedad especfica con la formula siguiente:
[pic]
Donde;
Ws=Peso seco del suelo Wfsw=Peso del frasco + peso del suelo +
peso del agua. Wfw =Peso del frasco + peso del agua (de la curva de
calibracin). Gs=Gravedad especfica de las partculas slidas del
suelo.Variacin del Peso especifico del agua en g/cm respecto a la
temperatura en grados Centgrados(C)
Peso especifico del agua en gramos/centmetros cbicos
|C |0 ||3 |76.2 ||2 |63.5 ||2 |50.8 ||1 |38.1 ||1 |25.4 || |19.1
|| |12.7 ||3/8 |9.52 || |6.35 ||No. 4 |4.76 ||No. 10 |2.00 ||No. 40
|0.420 ||No. 200 |0.075 |
A partir de la curva granulomtrica se puede deducir en primera
instancia el tipo de suelo principal y los componentes
eventuales.
Se puede encontrar el dimetro efectivo de los granos (D10); que
es el tamao correspondiente al 10% en la curva granulomtrica y se
designa como D10.
Otros tamaos definidos estadsticamente que son tiles incluyen
D60; D30.
La uniformidad del suelo se puede definir estadsticamente de
varias maneras, un ndice antiguo pero til, es el coeficiente de
Uniformidad Cu que se define.
[pic]
Para clasificacin de suelos es til definir un dato
complementario de uniformidad como es el coeficiente de curvatura
(Cc) definido como:[pic]
- Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA
CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS
ANLISIS GRANULOMETRICO
NOMBRE DEL PROYECTO:
_________________________________________________
LOCALIZACIN:
__________________________________________________________
SONDEO No.:___________________ MUESTRA
No.___________________________
PROFUNDIDAD (m):________________ FECHA:
______________________________
|TAMIZ No. |PESO RETENIDO PARCIAL EN |% RETENIDO |% RETENIDO |%
QUE PASA POR || |GRAMOS |PARCIAL |ACUMULATIVO |EL TAMIZ ||1 | | | |
||1 | | | | || | | | | || | | | | ||3/8 | | | | ||No. 4 | | | |
||PASA No. 4 | | | | ||SUMA | | | | ||ANLISIS GRANULOMETRICO DEL
MATERIAL QUE PASA ||EL TAMIZ NO. 4 (LAVADO) ||TAMIZ No. |PESO
RETENIDO PARCIAL EN GRS.|% RETENIDO |% RETENIDO |% QUE PASA POR ||
| |PARCIAL |ACUMULATIVO |EL TAMIZ ||10 | | | | ||40 | | | | ||200 |
| | | ||PASA 200 | | | | ||SUMA | | | | |
LAVADO POR No. 200
ENSAYE No.:_____________ENSAYE No.:________________________PESO
SECO: _____________PESO SECO:________________________PESO SECO
LAVADO: ______________PESO SECO LAVADO:
__________________DIFERENCIA:____________________DIFERENCIA:_____________________Pasa
No. 200: ________________ Pasa No. 200:___________________
[pic]
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA
CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA No. 5DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE
ATTERBERG DE LOS SUELOS. (ASTM D 4318 , AASHTO T 89-90 y T
90-87)
GENERALIDADES.
Las propiedades de un suelo formado por partculas finamente
divididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte
de la humedad. El agua forma una pelcula alrededor de los granos y
su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del
material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad
se tiene una suspensin muy concentrada, sin resistencia esttica al
esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia
hasta alcanzar un estado plstico en que el material es fcilmente
moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las
caractersticas de un slido pudiendo resistir esfuerzos de compresin
y tensin considerable.
Arbitrariamente Atterberg marc las fronteras de los cuatro
estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy
finos mediante la fijacin de los lmites siguientes: Lquido (L.L),
Plstico (L.P.), y de contraccin (L.C.) y mediante ellos se puede
dar una idea del tipo de suelo en estudio.
El lmite lquido es la frontera entre el estado lquido y el
plstico; el lmite plstico es la frontera entre el estado plstico y
el semi-slido y el lmite de contraccin separa el estado semi-slido
del slido. A estos lmites se les llama lmites de consistencia.
OBJETIVOS.
- Introducir al estudiante al procedimiento de la determinacin
de los lmites; lquidos, plsticos y de contraccin de una muestra de
suelo.
- Determinar experimentalmente los diferentes lmites de
consistencia de un suelo.
- Determinar mediante formulas los diferentes indices de
consistencia de un suelo.
DETERMINACIN DEL LIMITE LIQUIDO (L.L)
El lmite se define como el contenido de humedad expresado en
porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, que debe tener
un suelo moldeado para una muestra del mismo en que se haya
moldeado una ranura de dimensiones Stndard, al someterla al impacto
de 25 golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.
[pic] [pic]
Fig. (1) Corte Esquemtico de la Copa de Casa Grande, mostrando
el material ranurado.
EQUIPO.
1. Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el
ranurador trapezoidal. 2. Esptulas flexibles. 3. Cpsula de
porcelana. 4. Tamiz No. 40. 5. Atomizador. 6. Balanza con
sensibilidad de 0.01gr. 7. Horno con temperatura constante de 100 a
110 C. 8. Taras con su tapa
PROCEDIMIENTO.
Los ensayes de consistencia se hacen solamente con la fraccin de
suelo que pasa por el tamiz No. 40.
1. Despus de secada la muestra de suelo, se criba a travs del
tamiz No. 40 desechndose el que quede retenido.
2. Antes de utilizar la Copa de Casagrande, debe ser ajustada
(calibrada), para que la copa tenga una altura de cada de 1 cm.,
exactamente.
3. Del material que pas por el tamiz No. 40 se toman
aproximadamente unos 100 gramos se colocan en una cpsula de
porcelana y con una esptula se hace una mezcla pastosa, homognea y
de consistencia suave agregndole una pequea cantidad de agua
durante el mezclado.
4. Parte de esta mezcla se coloca con la esptula en la copa de
Casagrande formando una torta alisada de un espesor de un (1) cm.,
en la parte de mxima profundidad. Una altura menor aumenta el valor
del lmite lquido.
5. El suelo colocado en la Copa de Casagrande se divide en la
parte media en dos porciones utilizando para ello un ranurador, de
manera que permanezca perpendicular a la superficie inferior a la
copa.
Para suelos arcillosos con poco o ningn contenido de arena hgase
la ranura con un solo movimiento suave y contino.
6. Despus de asegurarse de que la copa y la base estn limpias y
secas, se da vuelta a la manija del Aparato de Casagrande,
uniformemente a razn de 2 golpes por segundo, contando el nmero de
golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura en una
distancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes,
se saca el material se vuelve a mezclar y se repiten los pasos 4, 5
y 6.
Antes del Ensayo Despus del Ensayo
7. Despus que el suelo se ha unido en la parte inferior de la
ranura, se toman aproximadamente unos 10 gramos del suelo; se anota
su peso hmedo, el No. de golpes obtenidos y se determina el peso
seco.
8. Repita los pasos 2, 4, 5, 6 y 7; con el propsito de obtener
puntos menores de 25 golpes y mayores de 25 golpes.
9. Determine el porcentaje de humedad correspondiente a cada
nmero de golpes y se construye la curva de fluidez en papel
simi-logartmico.
10. El lmite lquido define cuando el contenido de agua en la
curva de fluidez corresponda a 25 golpes.
|Datos de la determinacin del lmite lquido ||Proyecto: Dueo:
||Sondeo No. Muestra No. Ubicacin: ||Ensaye No. |1 |2 |3 |4 |5
||Tara No. | | | | | ||No. de Golpes | | | | | ||Peso de Tara | | |
| | ||Peso Muestra Humedad + Tara (grs) | | | | | ||Peso Muestra
Seca + Tara (grs) | | | | | ||Peso de Agua | | | | | ||Peso de
Muestra Seca | | | | | ||Porcentaje de Humedad | | | | | |
DETERMINACIN DE LIMITE PLASTICO (L.P.)
El lmite plstico se define como el contenido de humedad,
expresado en porciento, cuando comienza agrietarse un rollo formado
con el suelo de 3 mm. de dimetro, al rodarlo con la mano sobre una
superficie lisa y absorbente.
EQUIPO.
1. Vidrio esmerilado o papel absorbente. 2. Taras 3. Balanza con
sensibilidad de 0.01 gr. 4. Horno con temperatura constante de 100
a 110 C.
PROCEDIMIENTO.
1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra que se us en
lmite lquido, procurando que tenga una humedad uniforme cercana a
la humedad optima, amselo con la mano y rudelo sobre una superficie
limpia y lisa, como una hoja de papel o un vidrio hasta formar un
cilindro de 3 mm, de dimetro y de 15 a 20 cm de largo.
2. Se amasa la tira y se vuelve a rodar, repitiendo la operacin
tantas veces como se necesite para reducir, gradualmente, la
humedad por evaporacin, hasta que el cilindro se empiece a
endurecer.
3. El lmite plstico se alcanza cuando el cilindro se agrieta al
ser reducido a 3mm de dimetro.
4. Inmediatamente se divide en proporciones y se ponen los
pedazos en dos taras.
5. Se pesan en la balanza de 0.01 gr., y se registra su
peso.
6. Se introduce la muestra en el horno por un perodo aproximado
de 24 horas y se determina su peso seco.
7. Con los datos anteriores se calcula el contenido de agua en
porcentaje. Si la diferencia de los dos % no es mayor que 2% se
promedian y en caso contrario se repite el ensaye.
8. El promedio es el valor en porcentaje del Lmite Plstico.
DETERMINACIN DEL LIMITE DE CONTRACCIN.
El Lmite de Contraccin (L.C.) de un suelo se define como el
porciento de humedad con respecto al peso seco de la muestra, con
el cual una reduccin de agua no ocasiona ya disminucin en el
volumen del suelo.
EQUIPO.
1. Cpsula metlica cilndrica para lmites de contraccin2. Cpsula
de vidrio de dimensiones conocidas.3. 2 Plaquitas enrrasadoras4.
Mercurio (azogue vivo).5. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.6.
Horno con temperatura constante de 100 a 110 C.
PROCEDIMIENTO.
1. Tmese unos 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y
adasele agua hasta formar una mezcla pastosa cuya consistencia sea
aproximadamente la misma que la que tiene el suelo cuando su
contenido de humedad es igual al lmite lquido.
2. Se llena la cpsula metlica con la muestra pastosa en tres
capas aplicndole 20 golpes por capa.
3. Una vez llena la cpsula metlica se alisa la superficie
quitando el material sobrante con ayuda de una esptula.
4. Se pesa la cpsula metlica con la masa pastosa y se anota su
peso.
5. Deposite la cpsula metlica con la masa pastosa en el horno a
una temperatura de 100 a 110 C.
6. Squese del horno la cpsula con la muestra seca y estando a
temperatura ambiente, psese y regstrese dicho peso (Ws).
7. Determine el volumen de la cpsula metlica, llenndolo de
mercurio lquido y nivelando su superficie con las plaquitas
enrazadoras; vace el mercurio contenido en la cpsula metlica en una
probeta graduada y anote dicho volumen. (V1).
8. Determine el volumen de la muestra seca (V2), de la manera
siguiente: Llnese la cpsula de vidrio con mercurio lquido y enrase
con ayuda de las plaquitas enrazadoras.
Introduzca la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas
de aire en el vaso lleno de mercurio, presionndole con las
plaquitas enrazadoras. Al introducirse la muestra seca, se
desalojar una cantidad de mercurio igual al volumen de la muestra
(V2).
9. Se calcula el lmite de contraccin por la frmula.
[pic] Donde:
Lc=Lmite de Contraccin Wm=Peso de la muestra hmeda. Ws=Peso de
la muestra seca. V1=Volumen de la muestra hmeda V2=Volumen de la
muestra seca (w =Peso especfico del agua a temperatura de
ensaye.
El lmite de contraccin es muy til para evaluar el comportamiento
de cortes y terraplenes principalmente en el posible surgimiento de
grietas.
Suelos con L.C menor a 5%;suelos buenos. Suelos con L.C. entre
5% y 10%; suelos regulares. Suelos con L.C. entre 10% y 15%; suelos
pobres. Suelos con L.C. mayor 15%; suelos muy pobres.
[pic]
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CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA No. 6ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS
METODO PROCTOR ESTANDAR
ASTM D 698-91 AASHTO T 99-90
GENERALIDADES.
Se denomina compactacin de suelos al proceso mecnico por el cual
se busca mejorar las caractersticas de resistencia, compresibilidad
y esfuerzo deformacin de los mismos. Este proceso implica una
reduccin ms o menos rpida de los vacos, como consecuencia de la
cual en el suelo ocurren cambios de volmenes de importancia,
fundamentalmente ligados a prdida de volumen de aire.
La compactacin est relacionada con la densidad mxima o peso
volumtrico seco mximo del suelo que para producirse es necesario
que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce
como humedad ptima.
La importancia de la compactacin es obtener un suelo de tal
manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecnico
adecuado a travs de toda la vida til de la obra.
Por lo general las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos
artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques,
terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc.
Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como
en el caso de cimentaciones sobre arena suelta.
Las ventajas que representa una compactacin adecuada son:
a) El volumen de vaco se habr reducido a un mnimo y
consecuentemente, su capacidad de absorber humedad tambin se habr
reducido a un mnimo.
b) La reduccin de vacos se debe a que las partculas de menor
tamao han sido forzadas a ocupar el vaco formado por las partculas
ms grandes. De all que si una masa de suelos est bien graduada, los
vacos o poros se reducirn prcticamente a cero y se establecer un
contacto firme y slido entre sus partculas, aumentando la capacidad
del suelo para soportar mayores pesos.
Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del
tipo de los materiales con los que se trabaje en cada caso. Los
suelos puramente friccionantes como la arena se compactan
eficientemente por mtodos vibratorios y mtodos estticos; en cambio
los suelos plsticos, el procedimiento de carga esttica resulta el
ms ventajoso. Los mtodos usados para determinar la densidad mxima y
humedad ptima en trabajos de mantenimiento y construccin de
carreteras son los siguientes:
a) Proctor Standard. b) Proctor Modificado c) Prueba Esttica
1 ENSAYE PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698
El ensaye proctor estndar se refiere a la determinacin del peso
por unidad de volumen de un suelo que ha sido compactado por un
procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad.
[pic]
EQUIPO DE COMPACTACIN PROCTOR ESTANDAR
OBJETIVO.
- Determinar el peso volumtrico seco mximo ((d mx) que pueda
alcanzar un material, as como la humedad ptima (W pt.) a que deber
hacerse la compactacin.
El ensaye proctor standard est limitado a los suelos que pasen
totalmente el tamiz No. 4 o que como mximo tenga un retenido del
10% en ese tamiz, pero que pase dicho retenido totalmente por el
tamiz de 3/8.
EXISTEN 4 ALTERNATIVAS PARA LA REALIZACIN
Especificaciones para el ensaye Proctor Estndar (basadas en la
norma 698-91 de la ASTM)|CONCEPTO |METODO || |A |B |C |D ||Dimetro
del molde (cm) |10.16 |15.24 |10.16 |15.24 ||Volumen del molde (cm)
|943.3 |2124.0 |943.3 |2124.0 ||Peso del martillo o pisn (Kg) |2.5
|2.5 |2.5 |2.5 ||Altura de cada del martillo (cm) |30.48 |30.48
|30.48 |30.48 ||Numero de golpes del pisn por cada capa |25 |56 |25
|56 ||Numero de capas de compactacin |3 |3 |3 |3 ||Energa de
compactacin (Kg-cm/cm) |6.06 |6.03 |6.06 |6.03 ||Suelo por usarse
Pasa por | 100% tamiz No.4 |100% tamiz 3/8 |El 20% retiene |Pasa
100 tamiz || | | |No.4 | |
|METODO |Peso || |de || |Muestra ||A | 3 Kgs. ||B | 7 Kgs. ||C |
5 Kgs. ||D |12 Kgs. |
EQUIPO.
1. Un molde de compactacin. Constituido por un cilindro metlico
de 4 de dimetro interior por 4 de altura y una extensin de 2 de
altura y de 4 de dimetro interior.
2. Un pisn metlico (martillo proctor ) de 5.5 lbs. de peso (2.5
Kgs.) de 5 cm (2) de dimetro.
3. Una gua metlica de forma tubular de 35 cm de largo
aproximadamente.4. Una regla metlica con arista cortante de 25 cm
de largo.
5. Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de
sensibilidad.
6. Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de
sensibilidad.
7. Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 110
C.
8. Charolas metlicas.
9. Probetas graduadas de 500 cm3.
10. Extractor de muestras.
11. Tara para determinar humedad.
PROCEDIMIENTO.
Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente
secada al sol y que segn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y
12 kilogramos.
1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal
que la humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es
arenoso es conveniente ponerle una humedad menor.
2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua
agregada se distribuya uniformemente.
3. Pese el molde cilndrico y anote su peso.
4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en tres
(3) capas, llenndose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura
y se compacta cada capa de la forma siguiente:
- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde;
se eleva el pistn hasta que alcance la parte superior y se suelta
permitiendo que tenga una cada libre de 30 cms., se cambia de
posicin la gua, se levanta y se deja caer nuevamente el pistn. Se
repite el procedimiento cambiando de lugar la gua de manera que con
25 golpes se cubra la superficie. Esta operacin de compactacin se
repite en las tres capas del material.
5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la
extensin y con la regla metlica se enraza la muestra al nivel
superior del cilindro.
6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra
compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro). 7. Con
ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de
la parte central del espcimen se toman aproximadamente 100 gr., y
se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso.
(Peso hmedo).
8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a
110 C por un perodo de 24 horas, transcurrido este perodo
determnese el peso seco del material.
9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega
agua hasta obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al
anterior.
10. Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de
resultados que permitan trazar una curva cuya cspide corresponder a
la mxima densidad para una humedad ptima.
11. El calculo se realiza de la siguiente manera:
[pic] Donde:
(h=Peso volumtrico hmedo. (d=Peso volumtrico seco. Wm=Peso de la
muestra compactada. We=Peso del molde cilndrico Vc=Volumen del
cilindro W=Contenido de humedad al tanto por uno. Wme=Peso de
muestra compactada + Peso del Cilindro Tambin se puede calcular el
peso volumtrico de la curva de Saturacin (( dz).
[pic] Donde: (dz=Peso volumtrico del suelo saturado. Ss=Peso
especfico de los slidos. (w=Peso especfico del agua.
TABLA DE DATOS
|Ensaye nO. |1 |2 |3 |4 |5 ||Peso del molde cilndrico | | | | |
||Peso del material + molde cilndrico | | | | | ||Peso del material
| | | | | ||Tara No. | | | | | ||Peso Tara | | | | | ||Peso Seco +
Tara | | | | | ||Peso Hmedo + Tara | | | | | ||% de Humedad | | | |
| ||Peso Volumtrico Hmedo (( h) | | | | | ||Peso Volumtrico Seco ((
d) | | | | | ||Peso Volumtrico Saturado (( dz) | | | | | |
Con los datos de pesos volumtricos seco en las ordenadas y
contenidos de humedad en las abcisas, se grfica la curva de
compactacin y de ah se obtiene el peso volumtrico mximo ((d mx) y
la humedad ptima los cuales corresponden al punto ms alto de la
curva de compactacin.
Estos valores mximos y ptimos son los que se reproducirn en el
campo al compactar un terrapln.
|UNI | ||LMS |LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS || ||E N S A Y O
D E C O M P A C T A C I O N || ||OBRA:
________________________________ PROCEDENCIA_______________________
|| ||MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIN
_____________________________ || ||FECHA:
____________________________________________________________
_______ || ||D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A C T A C I
O N ||Humedad Real de Compactacin (%) | | | | | | ||Densidad Seca
(Kg/m3) | | | | | | || ||D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A
C T A C I O N ||Humedad de Saturacin (%) | | | | | | ||Relacin de
Vacos | | | | | | ||Densidad de Saturacin (Kg/m3) | | | | | | ||
GS:__________ WL: __________ WP: __________ IP: __________
||CLASIF. : ______________ || ||DENSIDAD MAXIMA SECA ____________
Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________ || || || || || || || || || ||
|| || || || || || || || || || || || || || || || || || || || || ||
|| || ||H U M E D A D ( O O ) || |
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA
CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA No. 7ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS
METODO PROCTOR MODIFICADOASTM D 1557-91 AASHTO T180-90
El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse tambin
equipos compactadores ms pesados que se usan en la pavimentacin de
carreteras y aeropuertos.
Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en
la norma 1557-91 de la ASTM)
|CONCEPTO |METODO || |A |B |C |D ||Dimetro del molde (cm) |10.16
|15.24 |10.16 |15.24 ||Volumen del molde (cm) |943.3 |2124.0 |943.3
|2124.0 ||Peso del martillo o pisn (Kg) |4.54 |4.54 |4.54 |4.54
||Altura de cada del martillo (cm) |45.7 |45.7 |45.7 |45.7 ||Numero
de golpes del pisn por cada capa |25 |56 |25 |56 ||Numero de capas
de compactacin |5 |5 |5 |5 ||Energa de compactacin (Kg-cm/cm)
|16.49 |16.42 |16.49 |16.42 ||Suelo por usarse Pasa por | 100%
tamiz No.4 |100% tamiz 3/8 |El 20% retiene |Pasa 100 tamiz || | |
|No.4 | |
EQUIPO.
El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor
estndar con la nica diferencia siguiente:
- Un molde de compactacin. Constituido por un cilindro metlico
de 4 de dimetro interior por 4 de altura y una extensin de 2 de
altura y de 4 de dimetro interior.
- Un pistn o martillo y su gua de 45 cms., de cada y 4.54 kg de
peso.
- Una regla metlica con arista cortante de 25 cm de largo.
- Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de
sensibilidad.
- Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de
sensibilidad.
- Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 110
C.
- Charolas metlicas
-Probetas graduadas de 500 cm3.
-Extractor de muestras.
- Tara para determinar humedad.
PROCEDIMIENTO.
Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente
secada al sol y que segn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y
12 kilogramos.
1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal
que la humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es
arenoso es conveniente ponerle una humedad menor.
2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua
agregada se distribuya uniformemente.
3. Pese el molde cilndrico y anote su peso.
4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en cinco
(5) capas, llenndose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura
y se compacta cada capa de la forma siguiente:
- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde;
se eleva el pistn hasta que alcance la parte superior y se suelta
permitiendo que tenga una cada libre de 45.7 cms., se cambia de
posicin la gua, se levanta y se deja caer nuevamente el pistn. Se
repite el procedimiento cambiando de lugar la gua de manera que con
25 o 56 (segn el mtodo) golpes se cubra la superficie. Esta
operacin de compactacin se repite en las cinco capas del
material.
5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la
extensin y con la regla metlica se enraza la muestra al nivel
superior del cilindro.
6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra
compactada anotando su peso. (Peso del material + cilindro).
7. Con ayuda del extractor de muestra se saca el material del
molde y de la parte central del espcimen se toman aproximadamente
100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza
anotando su peso. (Peso hmedo).
8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a
110 C por un perodo de 24 horas, transcurrido este perodo
determnese el peso seco del material.
9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega
agua hasta obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al
anterior.
10. Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de
resultados que permitan trazar una curva cuya cspide corresponder a
la mxima densidad para una humedad ptima.
11. El calculo se realiza de la siguiente manera:
[pic] Donde:
(h=Peso volumtrico hmedo. (d=Peso volumtrico seco. Wm=Peso de la
muestra compactada. We=Peso del molde cilndrico Vc=Volumen del
cilindro W=Contenido de humedad al tanto por uno. Wme=Peso de
muestra compactada + Peso del Cilindro Tambin se puede calcular el
peso volumtrico de la curva de Saturacin (( dz).
[pic] Donde: (dz=Peso volumtrico del suelo saturado. Ss=Peso
especfico de los slidos. (w=Peso especfico del agua.
TABLA DE DATOS
|Ensaye nO. |1 |2 |3 |4 |5 ||Peso del molde cilndrico | | | | |
||Peso del material + molde cilndrico | | | | | ||Peso del material
| | | | | ||Tara No. | | | | | ||Peso Tara | | | | | ||Peso Seco +
Tara | | | | | ||Peso Hmedo + Tara | | | | | ||% de Humedad | | | |
| ||Peso Volumtrico Hmedo (( h) | | | | | ||Peso Volumtrico Seco ((
d) | | | | | ||Peso Volumtrico Saturado (( dz) | | | | | |
Con los datos de pesos volumtricos seco en las ordenadas y
contenidos de humedad en las abcisas, se grfica la curva de
compactacin y de ah se obtiene el peso volumtrico mximo ((d mx) y
la humedad ptima los cuales corresponden al punto ms alto de la
curva de compactacin.
Estos valores mximos y ptimos son los que se reproducirn en el
campo al compactar un terrapln.
|UNI | ||LMS |LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS || ||E N S A Y O
D E C O M P A C T A C I O N || ||OBRA:
________________________________ PROCEDENCIA_______________________
|| ||MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIN
_____________________________ || ||FECHA:
____________________________________________________________
_______ || ||D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A C T A C I
O N ||Humedad Real de Compactacin (%) | | | | | | ||Densidad Seca
(Kg/m3) | | | | | | || ||D A T O S P A R A C U R V A D E C O M P A
C T A C I O N ||Humedad de Saturacin (%) | | | | | | ||Relacin de
Vacos | | | | | | ||Densidad de Saturacin (Kg/m3) | | | | | | ||
GS:__________ WL: __________ WP: __________ IP: __________
||CLASIF. : ______________ || ||DENSIDAD MAXIMA SECA ____________
Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________ || || || || || || || || || ||
|| || || || || || || || || || || || || || || || || || || || || ||
|| || ||H U M E D A D ( O O ) || |
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE TECNOLOGA DE LA
CONSTRUCCINDEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
GUIA DE MECANICA DE SUELOS I
PRACTICA No.8ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS
ENSAYE DE COMPACTACION ESTATICA
En suelos friccionantes las pruebas dinmicas producen una curva
de compactacin de una forma inadecuada para la determinacin de su
peso volumtrico seco mximo y su humedad ptima.
Es la prueba de compactacin esttica la que nos da una informacin
exacta de los pesos volumtricos mximos y ptimos.
EQUIPO.
1. Un molde metlico de 6 de dimetro interior y 8 de altura. 2.
Una mquina de compresin