ndiceIntroduccin2Marco terico..3Prctica 1..12Procedimiento segn
el manual de la SCT..13Procedimiento seguido en el
laboratorio.16Prctica 2..27Procedimiento segn el manual de la
SCT..28Procedimiento seguido en el laboratorio.36Practica
3..44Procedimiento segn el manual de la SCT..45Procedimiento
seguido en el
laboratorio.48Conclusin.56Bibliografa...57Anexos48
IntroduccinEn el siguiente trabajo se presentara las prcticas
desarrolladas en el laboratorio de la materia comportamiento de
suelos, lugar donde podemos efectuar diversas pruebas de distintos
materiales de construccin para conocer de manera prctica su
comportamiento o para probar su calidad.Se presentarn algunas de
las pruebas ms usuales y bsicas aplicadas a un tipo especfico de
suelo: Contenido de Humedad, Granulometra y lmites de
consistencia.El suelo es una parte esencial para la vida en la
tierra, pues adems de formar parte de la corteza terrestre, es uno
de los elementos del planeta que han permitido que se forme una
biodiversidad tan compleja como la que conocemos hoy en da. Dentro
de esta biodiversidad, entra el hombre y la civilizacin humana, que
ha estado ntimamente ligada al suelo a lo largo de gran parte de su
historia, y ha sido este ltimo uno de los pilares para el
desarrollo del sedentarismo y el progreso de la humanidad, esto se
logr en los inicios de la historia a travs del desarrollo de la
agricultura, actividad dependiente casi en su totalidad de la
aptitud del suelo para sostener vida vegetal. Hoy en da, las
necesidades de la sociedad humana y la tecnologa que tenemos a
nuestro alcance han crecido, y los usos del suelo van ms all de la
agricultura: minera, ganadera, explotacin forestal, y la
construccin, esta ltima siendo obviamente de vital importancia para
nuestra rea de estudio: la ingeniera civil. Esto nos deja muy en
claro que en el planeta existe no slo uno, sino varios tipos de
suelo distintos, siendo cada uno tan complejo y tan distinto de los
dems que se necesita de reas de especializacin para su
estudio.Siendo la industria de la construccin tan vital en la
economa mundial, y el suelo tan necesario para sta, es natural que
a lo largo de los aos el hombre lo haya tomado como un objeto de
estudios, estudios que continan hasta el da de hoy, manifestndose
en el desarrollo de ciencias como la ingeniera geotcnica o la
mecnica de suelos, ampliamente utilizadas en la ingeniera
civil.
Marco Terico
SueloEn geologa comnmente se denomina suelo al sistema
estructurado con caractersticas biolgicamente activas, que se
desarrolla en la capa ms superficial de la corteza terrestre. Entre
las etapas implicadas en la formacin del suelo estn la disgregacin
o meteorizacin mecnica de rocas; ya sea por fro, calor, lluvia,
oxidaciones, hidrataciones, y es de esta manera en la que la roca
es gradualmente fragmentada. Los fragmentos de roca se van
mezclando con restos orgnicos: heces, organismos muertos o en etapa
de descomposicin, restos de vegetales, as como la instalacin de
seres vivos sobre los sustratos orgnicos, propiciando de esta
manera el enriquecimiento del sustrato. Con el paso del tiempo la
estratificacin de todo este conjunto de materiales da lugar a la
formacin de suelos (Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente,
20007) Tipos de suelo:Los tipos de suelos se clasifican de dos
maneras: una es segn la funcin del suelo y la otra es segn las
caractersticas del suelo. Tipos de suelo segn su funcionalidad
Suelos arenosos: son aquellos suelos que no retienen el agua, al
poseer poca materia orgnica no son aptos para la agricultura.
Suelos calizos: en estos suelos abundan las sales calcreas, suelen
ser de color blanco y tambin rido y seco, y por ende no son buenos
para la agricultura. Suelos humferos (tambin llamados tierra
negra): son aquellos que posee gran cantidad de materia orgnica en
descomposicin, son fantsticos para retener el agua y por lo tanto
son excelentes para cultivar. Suelos arcillosos: estos suelos estn
formados por pequeos granos finos de color amarillo y retienen el
agua en charcos. Mezclados con humus pueden resultar muy efectivos
para la agricultura. Suelos pedregosos: formas por toda clase de
rocas y piedras, al no retener el agua resultan psimos para
cultivar. Suelos mixtos: una mezcla del suelo arenoso y del suelo
arcilloso.Tipos de suelo segn sus caractersticas: Litosoles: suelo
que suele aparecer en afloramientos rocosos y a veces en escarpas,
son de poco espesor y con poca vegetacin. Cambisoles: suelos jvenes
que acumulan arcillas. Luvisoles: cuenta con un horizonte resultado
de una gran acumulacin de arcillas. Acrisoles: tienen una
acumulacin de arcilla menor a los luvisoles. Gleysoloes: cuentan
con gran cantidad de agua en forma permanente o semipermanente.
Fluvisoles: suelos jvenes que se han formado debido a la lluvia,
suelen tener mucho calcio. Rendzina: suelos con muchas materia
orgnica ubicados sobre roca caliza. Vertisoles: suelo arcilloso de
color negro, se localizan en zonas de poca pendiente.
ArcillaLa arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituida
por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de
la descomposicin de rocas que contienen feldespato, como el
granito. Presenta diversas coloraciones segn las impurezas que
contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es
pura.Arcilla del perodo cuaternario (400.000 aos),
Estonia.Fsicamente se considera un coloide, de partculas
extremadamente pequeas y superficie lisa. El dimetro de las
partculas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En la fraccin
textural arcilla puede haber partculas no minerales, los fitolitos.
Qumicamente es un silicato hidratado de almina, cuya frmula es:
Al2O3 2SiO2 H2O.Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser
mezclada con agua, y tambin sonoridad y dureza al calentarla por
encima de 800 C. La arcilla endurecida mediante la accin del fuego
fue la primera cermica elaborada por los seres humanos, y an es uno
de los materiales ms baratos y de uso ms amplio. Ladrillos,
utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos
musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. Tambin se la
utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la
elaboracin de papel, produccin de cemento y procesos
qumicos.Arcilla expansivaUna arcilla expansiva es aquella arcilla
susceptible de producir grandes cambios de volumen, en directa
relacin con los cambios en la humedad del suelo.La mitigacin de los
efectos de una arcilla expansiva en las estructuras realizadas en
las reas con arcillas expansivas es un desafo en la ingeniera
geotcnica. Las arcillas se expanden con la humedad y se contraen al
secarse, formando profundas grietas. Este proceso favorece la
mezcla de materiales desde horizontes ms profundos, ya que al
rellenarse las grietas con material externo, cuando la arcilla
vuelve a hidratarse, expulsa parte del material ms profundo por la
falta de espacio. Este proceso repetido durante aos acaba generando
suelos de tipo vertisol.
Pozo a cielo abiertoPara determinar las propiedades de un suelo
en laboratorio es preciso contar con muestras representativas de
dicho suelo. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial
importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayes en s.
A menos que la muestra obtenida sea verdaderamente representativa
de los materiales que se pretendan usar, cualquier anlisis de la
muestra solo ser aplicable a la propia nuestra y no al material del
cual procede, de ah la imperiosa necesidad de que el muestreo sea
efectuado por personal conocedor de su trabajo. La muestra pueden
ser de dos tipos: alterados o inalterables. Se dice que una muestra
es alterada cuando no guarda la misma condiciones que cuando se
encontraba en el terreno de donde procede, e inalterada en caso
contrario.MuestrasLa toma u obtencin de muestras es el
procedimiento que consiste en recoger partes, porciones o elementos
representativos de un terreno, a partir de las cuales se realizar
un reconocimiento geotcnico del mismo.Las muestras son porciones
representativas del terreno que se extraen para la realizacin de
ensayos de laboratorio. Segn la forma de obtencin, pueden
clasificarse de forma general en dos tipos: Muestras alteradas:
conservan slo algunas de las propiedades del terreno en su estado
natural. Muestras inalteradas: conservan, al menos tericamente, las
mismas propiedades que tiene el terreno "in situ".Nivel freticoEl
nivel fretico corresponde al nivel superior de una capa fretica o
de un acufero en general. A menudo, en este nivel la presin de agua
del acufero es igual a la presin atmosfrica.Tambin se conoce como
capa fretica, manto fretico, nappe fretica, nappe subterrnea (del
francs nappe=mantel), tabla de agua (traduccin incorrecta del
ingls, puesto que table significa mesa) o simplemente fretico. Al
perforar un pozo de captacin de agua subterrnea en un acufero
libre, el nivel fretico es la distancia a la que se encuentra el
agua desde la superficie del terreno. En el caso de un acufero
confinado, el nivel del agua que se observa en el pozo corresponde
al nivel piezomtrico.PruebasHumedad de sueloSe denomina humedad del
suelo a la cantidad de agua por volumen de tierra que hay en un
terreno.Su medicin exacta se realiza gravimtricamente, pesando una
muestra de tierra antes y despus del secado. Esta es de gran
importancia debido a que el agua constituye un factor determinante
en la formacin, conservacin, fertilidad y productividad del mismo,
as como para la germinacin, crecimiento y desarrollo de las plantas
cultivadas.Su medicin in vivo plantea ms dificultades, siendo el
TDR y la sonda de neutrones los sensores con mejores
respuestas.Para terrenos salinos o muy ridos, se emplea
experimentalmente el SBIB capaz de medir la humedad del suelo sin
que le afecten las caractersticas del mismo y con mayor
sensibilidad en terreno rido.Para medidas a largo plazo tambin se
emplean mtodos manuales como bloques de yeso. Contenido de
Humedad.El contenido de agua o humedad es la cantidad de agua
contenida en un material, tal como el suelo (la humedad del suelo),
las rocas, la cermica o la madera medida en base a anlisis
volumtricos o gravimtricos. Esta propiedad se utiliza en una amplia
gama de reas cientficas y tcnicas y se expresa como una proporcin
que puede ir de 0 (completamente seca) hasta el valor de la
porosidad de los materiales en el punto de saturacin.El contenido
volumtrico de agua, , se define matemticamente como:
Donde es el volumen del agua es el volumen total (que es ).El
contenido de humedad tambin puede estar basado en su masa o peso.
As el contenido gravimtrico de agua del agua se define como: Donde
es la masa del agua y (o para el suelo) es la masa en material
bruto. Para convertir del contenido gravimtrico de agua al
contenido volumtrico, multiplicamos el contenido gravimtrico por la
gravedad especfica de material en bruto. GranulometraLa
granulometra es la medicin de los granos de una formacin
sedimentaria y el clculo de la abundancia de los correspondientes a
cada uno de los tamaos previstos por una escala granulomtrica.El
mtodo de determinacin granulomtrico ms sencillo es hacer pasar las
partculas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado
(a modo de coladores) que acten como filtros de los granos que se
llama comnmente columna de tamices. Pero para una medicin ms exacta
se utiliza un granulmetro lser, cuyo rayo difracta en las partculas
para poder determinar su tamao.Escala granulomtrica
Partcula Tamao
Arcillas < 0,002 mm
Limos 0,002-0,06 mm
Arenas 0,06-2 mm
Gravas 2 mm-6 cm
Cantos rodados 6-25 cm
Bloques >25 cm
ProcedimientoPara su realizacin, se utiliza una serie de tamices
con diferentes dimetros que son ensamblados en una columna. En la
parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor dimetro, se
agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la
columna de tamices se somete a vibracin y movimientos rotatorios
intensos en una mquina especial. Luego de algunos minutos, se
retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los
pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma,
deben corresponder al peso total del material que inicialmente se
coloc en la columna de tamices (Conservacin de la Masa).Tomando en
cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar
la curva granulomtrica, con los valores de porcentaje retenido que
cada dimetro ha obtenido. La curva granulomtrica permite visualizar
la tendencia homognea o heterognea que tienen los tamaos de grano
(dimetros) de las partculas.Desde el punto de vista de la
Sedimentologa, un material heterogneo se considera mal escogido o
seleccionado, mientras que un material homogneo se considera bien
escogido. El grado de seleccin se expresa con el trmino
escogimiento.Desde el punto de vista de la Mecnica de Suelos, un
material heterogneo se considera bien gradado si sus propiedades
mecnicas ofrecen mayor calidad, y un material homogneo se considera
mal gradado, si sus propiedades mecnicas son deficientes.
Lmites de consistencia Generalidades
Los lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el
concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza,
pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido
de agua. As un suelo se puede encontrar en un estado slido,
semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, por ejemplo al
agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado
plstico y finalmente al estado lquido.El contenido de agua con que
se produce el cambio de estado vara de un suelo a otro y en mecnica
de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades,
para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir,
acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la
propiedad que presenta los suelos hasta cierto lmite sin
romperse.El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue
ideado por Atterberg a principios de siglo a travs de dos ensayos
que definen los lmites del estado plstico.Los lmites de Atterberg
son propiedades ndices de los suelos, con que se definen la
plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un
suelo.Plasticidad y lmites de consistenciaPlasticidad es la
propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sin agrietarse,
ni producir rebote elstico.Los suelos plsticos cambian su
consistencia al variar su contenido de agua. De ah que se puedan
determinar sus estados de consistencia al variar si se conoce las
fronteras entre ellas. Los estados de consistencia de una masa de
suelo plstico en funcin del cambio de humedad son slidos,
semislido, lquido y plstico. Estos cambios se dan cuando la humedad
en las masas de suelo vara. Para definir las fronteras en esos
estados se han realizado muchas investigaciones, siendo las ms
conocidas las de Terzaghi y Attergerg.Para calcular los lmites de
Atterberg el suelo se tamiza por la malla N40 y la pocin retenida
es descartada.La frontera convencional entre los estados semislido
y plstico se llama lmite plstico, que se determina alternativamente
presionando y enrollando una pequea porcin de suelo plstico hasta
un dimetro al cual el pequeo cilindro se desmorona, y no puede
continuar siendo presionado ni enrollado. El contenido de agua a
que se encuentra se anota como lmite plstico.La frontera entre el
estado slido y semislido se llama lmite de contraccin y a la
frontera entre el lmite plstico y lquido se llama lmite lquido y es
el contenido de agua que se requiere adicionar a una pequea
cantidad de suelo que se colocar en una copa estndar, y ranura con
un dispositivo de dimensiones tambin estndar, sometido a 25 golpes
por cada de 10 mm de la copa a razn de 2 golpes/s, en un aparato
estndar para limite lquido; la ranura efectuada deber cerrarse en
el fondo de la copa a lo largo de 13 mm.En los granos gruesos de
los suelos, las fuerzas de gravitacin predomina fuertemente sobre
cualquiera otra fuerza; por ello, todas las partculas gruesas
tienen un comportamiento similar.En los suelos de granos muy finos,
sin embargo fuerzas de otros tipos ejercen accin importantsima;
ello es debido a que en estos granos, la relacin de rea a volumen
alcanza valores de consideracin y fuerzas electromagnticas
desarrolladas en la superficie de los compuestos minerales cobran
significacin. En general, se estima que esta actividad en la
superficie de la partcula individual es fundamental para tamaos
menores que dos micras (0,002 mm)Relacin entre las fases slidas y
liquidas en una arcilla
Durante mucho tiempo se crey que los minerales de las arcillas
eran de naturaleza amorfa, pero todas las investigaciones de
detalle realizadas hasta ahora han demostrado, que son cristalinos
y altamente estructurados.Existen suelos que al ser re-moldeados,
cambiando su contenido de agua, si es necesario, adoptan una
consistencia caracterstica que se ha denominado plstica. Estos
suelos han sido llamados arcillas originalmente por los hombres
dedicados a la cermica; la palabra pas a la mecnica de suelos, en
pocas ms recientes, con idnticos significados. La plasticidad es en
este sentido, una propiedad tan evidente que ha servido de antao
para clasificar suelos en forma puramente descriptiva. Pronto se
reconoci que exista una relacin especfica entre la plasticidad y
las propiedades fsico - qumicas determinantes del comportamiento
mecnico de las arcillas. Las investigaciones han probado que la
plasticidad de un suelo es debida a su contenido de partculas ms
finas de forma laminar ya que esta ejerce una influencia importante
en la compresibilidad del suelo, mientras que el pequeo tamao
propio de esas partculas hace que la permeabilidad del conjunto sea
muy baja.Otras ramas de la ingeniera han desarrollado otra
interpretacin del concepto de plasticidad, como es el caso del
esfuerzo-deformacin de los materiales. Al tratar de definir en
trminos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente
decir que un suelo plstico puede deformarse y re-moldearse sin
agrietamiento, pues una arena fina y hmeda tiene esas
caractersticas cuando la deformacin se produce lentamente y, sin
embargo, no es plstica en un sentido ms amplio de la palabra; hay
entre el comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestin
una importante diferencia: el volumen de la arcilla permanece
constante durante la deformacin, mientras que el de la arena vara;
adems, la arena se desmorona en deformacin rpida. Por lo tanto, en
mecnica de suelos podemos definir la plasticidad como la propiedad
de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones
rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable y
sin desmoronarse ni agrietarse.Estados de consistencia. Lmites de
plasticidad
Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado
varios criterios de los cuales se menciona el desarrollado por
Atterberg, el cual dijo en primer lugar que la plasticidad no es
una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y
dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede
tener la consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa
misma, con gran contenido de agua, puede presentar las propiedades
de un lodo semilquido o, inclusive, las de una suspensin lquida.
Entre ambos extremos, existe un intervalo del contenido de agua en
que la arcilla se comporta plsticamente. En segundo lugar,
Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser
expresada en forma conveniente, la utilizacin de dos parmetros en
lugar de uno.Segn su contenido de agua en forma decreciente, un
suelo susceptible de ser plstico puede estar en cualquiera de los
siguientes estados de consistencia, definido por Atterberg.1.
Estado lquido, con las propiedades y apariencias de una
suspensin.2. Estado Semilquido, con las propiedades de un fluido
viscoso.3. Estado Plstico, en que el suelo se comporta
plsticamente.4. Estado semislido, en el que el suelo tiene la
apariencia de un slido, pero an disminuye de volumen al estar
sujeto a secado. Seleccin para la determinacin de los lmites de
plasticidad
Es importante que las muestras seleccionadas para determinar los
lmites sean lo ms homogneas que se pueda lograr. A este respecto,
ha de tenerse en cuenta, que el aspecto de una arcilla inalterada
es muy engaoso; a simple vista puede no presentar la menor
indicacin de estratificacin, ni cambio de color y ello no obstante,
su contenido natural de humedad puede variar grandemente en
diferentes zonas de la misma muestra extrada del terreno, con
correspondientes variaciones apreciables en los lmites lquidos.
PRACTICA 1
Contenido De Agua
MMP. MTODOS DE MUESTREO YPRUEBA DE MATERIALESPARTE: 1. SUELOS Y
MATERIALES PARA TERRACERASTTULO: 04. Contenido de AguaCONTENIDOEste
Manual describe el procedimiento para determinar el contenido de
agua en los materiales para terraceras a que se refieren las Normas
NCMT101, Materiales para Terrapln, NCMT102, Materiales para
Subyacente y NCMT103, Materiales para Subrasante.
OBJETIVO DE LA PRUEBAEsta prueba permite determinar el contenido
de agua en los materiales para terraceras, con el fin de obtener
una idea cualitativa de su consistencia o de su probable
comportamiento. La prueba consiste en secar una muestra del
material en el horno y determinar el porcentaje de la masa del
agua, con relacin a la masa de los slidos. La determinacin del
contenido de agua se efecta siguiendo el procedimiento descrito en
la Clusula E.; sin embargo, cuando se requiera una determinacin
rpida con menor precisin, se podr aplicar la prueba rpida que se
describe en la Clusula F. de este Manual.
PREPARACIN DE LA MUESTRADe la muestra de material para
terraceras, obtenida segn se establece en el Manual MMP101,
Muestreo de Materiales para Terraceras, se toma una porcin de tamao
aproximado al indicado en la Tabla 1 de este Manual, segn el tamao
mximo del material. Cuando se trate de obtener el contenido de agua
del material en el sitio del muestreo, es recomendable que al tomar
la muestra en campo, se determine inmediatamente la masa del
material hmedo.
EQUIPO Balanzas Recipientes Horno DesecadorPROCEDIMIENTO DE LA
PRUEBA Se obtiene la masa del recipiente limpio y seco, con su tapa
y se anota como Wt, en g. Se coloca la porcin de la muestra hmeda
en el recipiente, se tapa e inmediatamente despus, se determina la
masa del conjunto y se registra como W1, en g. Posteriormente se
quita la tapa del recipiente y se introduce la muestra en el horno
para mantenerla a una temperatura de 105 5C, hasta obtener masa
constante, lo cual ocurre en un lapso aproximado de 16 h. En caso
de materiales que contengan materias orgnicas o minerales como el
yeso que contienen agua en su composicin, la temperatura de secado
no ser mayor de 60C. Una vez secada la muestra, se saca del horno y
se coloca en el desecador, dejndola enfriar hasta la temperatura
ambiente; se obtiene la masa en su recipiente original, previamente
tapado y se anota como W2, en g.CALCULOS Y RESULTADOS Se calcula y
reporta como el contenido de agua, el resultado obtenido mediante
la siguiente expresin:
Donde: = Contenido de agua, (%)W1 = Masa de la muestra hmeda ms
la masa del recipiente y su tapa, (g)W2 = Masa de la muestra seca
ms la masa del recipiente y su tapa, (g)Wt = Masa del recipiente y
su tapa, (g)Ww = Masa del agua, (g)Ws = Masa de los slidos,
(g)PRUEBA RPIDA PARA LA DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AGUAEQUIPO
Balanzas Fuente de calor Recipientes o charolas Vidrios de reloj
Pinzas CucharaPROCEDIMIENTO DE PRUEBA Se obtiene la masa del
recipiente limpio y seco; se anota como Wt, en g. Se coloca una
porcin de la muestra hmeda en el recipiente e inmediatamente despus
se determina la masa del conjunto; se registra como W1, en g. A
continuacin se coloca en la fuente de calor el recipiente que
contiene la muestra, durante el tiempo necesario para que se
evapore toda el agua, lo cual se comprueba haciendo pasar
repetidamente un vidrio de reloj sobre la muestra, ya que mientras
sta contenga agua, se condensar el vapor en la superficie del
vidrio. Con el fin de lograr un secado ms rpido y uniforme, se
recomienda remover moderadamente la muestra dentro del recipiente
durante el proceso de secado, evitando prdidas de material, como se
muestra en la Figura 3 de esta Manual. Una vez secada la muestra,
se retira el recipiente de la fuente de calor utilizando las
pinzas; se deja enfriar y se obtiene la masa de la muestra con su
recipiente y se anota como W2, en g.
CALCULOS Y RESULTADOS
Se calcula y reporta el contenido de agua, en la forma indicada
en la Fraccin E.3. de este Manual. En caso de materiales que
contengan materia orgnica en cantidades importantes o minerales que
puedan perder su agua de composicin debido a un calentamiento
excesivo, se efectuar una correccin de acuerdo con lo siguiente: Se
toman por cuarteo dos porciones de la muestra, en las cantidades
indicadas en la Clusula D. de este Manual. Se determina el
contenido de agua en una de las porciones mediante la prueba
estndar, descrita en la Clusula E. de este Manual, obtenindose el
valor . Se determina el contenido de agua en la porcin restante
mediante la prueba rpida, descrita en esta Clusula, obtenindose el
valor r. Se calcula el factor de correccin empleando la siguiente
expresin:
Donde:C = Factor de correccin, (%)r = Contenido de agua
determinado mediante la prueba rpida, (%) = Contenido de agua
determinado mediante la prueba estndar, (%)
Para obtener el contenido de agua real, se utiliza la siguiente
expresin:
En caso de duda, se efectuarn como mnimo tres determinaciones
del factor de correccin C y se tomar el valor promedio de stas.
Prctica De Laboratorio 1 Peso volumtrico
OBJETIVOS
Objetivo General Establecer el mtodo de ensayo para determinar
el porcentaje de humedad total en una muestra de agregado fino y
grueso por medio del secado. Objetivos Especficos Determinar el
contenido de la humedad total para asegurarla calidad y uniformidad
dadas al producir la mezcla de concreto. Conocer el uso del calor,
como el medio ms apropiado para hacer la extraccin de la humedad en
agregados. Saber sobre la relacin que existe entre la humedad
total, la humedad superficial y la absorcin.
HERRAMIENTAS Y MATERIALES Cucharon Pala Capsula No.5 Capsula
No.7 Horno Balanza Bscula Mechero Vidrio de reloj Recipiente de
metal Guantes Mazo Suelo arcilla expansiva color gris
PROCEDIMIENTO1. Del material arcilloso, y con ayuda de la
balanza, tomaremos dos muestras de 100 g cada una, las cuales se
colocarn en cpsulas metlicas diferentes. Se debe medir el peso de
cada cpsula vaca antes de verter el material en ellas.
Pesaje del material arcilloso.
2. Las muestras de arcilla nos servirn, por separado, para
realizar dos tipos de prueba de secado de suelo: la rpida y la
estndar.
Prueba de secado rpido1. Colocar los 100 gramos de material
arcilloso de una de las cpsulas en una charola metlica, la cual se
colocar sobre el mechero de bunsen previamente instalado en la
campana extractora para poder calentar el material.
Material arcilloso colocado en el dispositivo de secado.
2. Una vez colocado el material sobre el mechero, poner
directamente arriba del material el vidrio de reloj. Observaremos
que la humedad de la arcilla empaar el vidrio al manifestarse en
forma de vapor. Se quita el vidrio rpidamente para evitar que se
caliente demasiado.
Vidrio de reloj empandose sobre el material arcilloso.
3. Se deja la muestra de suelo en el mechero el tiempo
suficiente hasta que esta est completamente seca. En el lapso en
que esto ocurre, se colocar y quitar varias veces el vidrio de
reloj. Sabremos que la muestra est completamente seca cuando el
vidrio deje de empaarse al ser colocado sobre la arcilla.
4. Una vez que la muestra de suelo est completamente seca, se
quita del fuego del mechero, y vuelve a pesarse en la capsula que
lo contena en un principio, haciendo los clculos correspondientes,
podremos saber su peso actual, y posteriormente, su peso
volumtrico.
Prueba de secado estndar1. Se toma la segunda cpsula con los 100
gramos de arcilla, y se mete al horno de secado por 24 horas.
La cpsula que contiene la muestra de arcilla se mete al
horno.
2. Una vez pasadas las 24 horas, se saca la muestra del horno y
se pesa nuevamente. Con los datos obtenidos, puede calcularse el
peso volumtrico.
La muestra de arcilla se pesa una vez despus de haberla secado
al horno.
CALCULOS Y RESULTADOSPeso de la capsula= 29.65 gSe tom 100 g de
la muestra y se someti a una prueba rpida Peso de cpsulas con
material= 112.23 g
y resultadosdad:ncia mismas las
Para factor de correccin se emplea la siguiente expresin
Donde C= Factor de correccin (%)= Contenido de agua prueba rpida
(%)Contenido de agua prueba de estndar (%)
Para cpsula prueba estndar = 29.6 gSe tom 100 g de muestra y se
someti a una prueba estndarPeso de cpsula 7 con material = 112.6
g
Prueba de lavado de suelo Vaso de aluminio Varilla pequea (que
sirva de agitador en el vaso) Malla nmero 200 Agua (la suficiente)
Muestra de 200 arcilla expansiva negra/gris saturada previamente
por 24 horas.Cribado Mallas 10, 20, 40, 60, 100, 200 Bascula 6
Capsulas de metal Muestra de arcilla previamente secada al horno
por 24 horas
ProcedimientoPrueba de lavado de suelo1. De la muestra de
arcilla de 200 gramos, se toma una porcin no muy grande y se coloca
en el vaso de aluminio con abundante agua. Es recomendable que la
mezcla no debe sobrepase la mitad de la capacidad del vaso.
Herramientas a usar en el lavado
2. Con ayuda de la varilla se agita la mezcla de arcilla y agua,
haciendo movimientos en forma de ocho durante quince segundos.
Mezclado de la muestra con el agua.Se hace pasar la mezcla por
la malla No. 200, agregndosele agua para facilitar el paso de las
partculas ms pequeas (que pueden pasar por las malla).
Se hace pasar la arcilla mezclada con agua por la malla No
200.
3. Se puede ayudar al pase de las partculas golpeando
ligeramente la criba en un costado con la mano.
Se golpea ligeramente la malla para facilitar el paso de la
arcilla
4. El material retenido por la malla se devuelve una vez ms al
vaso, tratando de que la arcilla retenida regrese en su totalidad
al recipiente. Agregar agua puede ayudar a que la malla quede lo ms
limpia posible.
Se agrega agua a la malla para limpiarla lo ms posible5. Se
repiten los pasos 2 al 5 las veces que sea necesarias, hasta que
nos cercioremos de que ya no pasa ms material a travs de la malla
No. 200, esto puede comprobarse en el momento de agregar agua a la
malla con el material retenido, pues observaremos que esta sale
completamente limpia y que las impurezas del suelo son visibles en
la malla.
7. Una vez terminado el proceso anterior, se deja reposar la
mezcla por 30 segundos. Una vez pasado el tiempo mencionado, se
coloca el material retenido en el horno por 24 horas, para
posteriormente ser pasado por las mallas 20, 40, 60, 100 y 200 en
la siguiente prueba.Cribado1. Pasar el material por cada una de las
mallas, una a una, comenzando por la malla nmero 10 y terminando
con la 200.
Se hace pasar el material por una de las mallas
Figura 2.9 Se observa que se retiene material en cada malla
2. Pesar el material retenido en cada malla y se aparta cada uno
en una capsula metlica.
Se coloca el material en la bscula y se pesa
Material retenido por cada una de las mallas utilizadas
GranulometraPRACTICA 2
MMP. MTODOS DE MUESTREO YPRUEBA DE MATERIALESPARTE: 1. SUELOS Y
MATERIALES PARA TERRACERASTTULO: 06. Granulometra de Materiales
Compactables para TerracerasCONTENIDOEste Manual describe los
procedimientos de prueba, estndar y simplificado, para obtener la
granulometra de los materiales compactables para terraceras a que
se refieren las Normas NCMT101, Materiales para Terrapln, NCMT102,
Materiales para Subyacente y NCMT103, Materiales para
Subrasante.
OBJETIVO DE LA PRUEBAEstas pruebas permiten determinar la
composicin por tamaos (granulometra) de las partculas que integran
los materiales empleados para terraceras, mediante su paso por una
serie de mallas con aberturas determinadas. El paso del material se
hace primero a travs de las mallas con la abertura ms grande, hasta
llegar a las ms cerradas, de tal forma que los tamaos mayores se
van reteniendo, para as obtener la masa que se retiene en cada
malla, calcular su porcentaje respecto al total y determinar el
porcentaje de la masa que pasa.
ANLISIS GRANULOMTRICO MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO ESTNDAR
EQUIPO Juego de mallas Horno Balanza Vaso de aluminio Agitador
de varilla metlico Maquina agitadora para las mallas Cucharn
Charolas Tapas y charolas de fondo para las mallas Cepillos o
brochas Desecador
PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de
materiales para terraceras, obtenida segn se establece en elManual
MMMP101, Muestreo de Materiales para Terraceras, se hace de la
siguiente manera:Seleccin del material para la pruebaDe la muestra
del material se apartan aproximadamente 15 kg, de acuerdo con lo
indicado en el Manual MMMP103, Secado, Disgregado y Cuarteo de
Muestras. Se obtiene la masa de este material y se registra como
Wm, en g, con aproximacin a la unidad.Obtencin de las porciones de
prueba Para realizar la prueba, del material apartado se separa la
grava de la arena con finos, conforme al siguiente procedimiento:
Se vaca poco a poco y cuidadosamente el material sobre la malla N4
(4,75 mm), sin sobrepasar la capacidad de la malla y recolectando
el material que pasa en una charola. Utilizando la brocha, se
retiran todas las partculas que se hubieran adherido a la malla
para hacerlas pasar tambin por ella a fin de no perder ninguna
porcin del material. El material retenido en la malla N4 se coloca
en otra charola. Se vierte en la balanza la porcin retenida en la
malla N4; se determina su masa, que representa la grava,
registrndola como Wm1, en g, con aproximacin a la unidad y se
regresa a la charola dicha porcin. De la misma forma se obtiene la
masa de la fraccin que pasa dicha malla, que representa la arena
con finos de la muestra, registrndola como Wm2. De la fraccin de
material que pas la malla N4, se obtiene una porcin de 100 g para
determinar su contenido de agua (2), de acuerdo con el
procedimiento indicado en el Manual MMMP104, Contenido de Agua. De
la fraccin restante de material que pas la malla N4, que tiene el
contenido de agua original, se obtiene una porcin que corresponda
aproximadamente 200 g de material seco, registrndola como Wm3, con
aproximacin de 0,1 g.
Preparacin de las mallasSe preparan dos juegos, el primero para
la grava y el segundo para la arena, acomodndolas en el primer caso
y ensamblndolas en el segundo, en orden descendente de aberturas de
acuerdo con lo indicado en la Tabla 1 de este Manual y terminando
cada juego con las charolas de fondo.Cribado de la fraccin de
material retenido en la malla N4 La porcin del material retenida en
la malla N4, separada como se indica en el Inciso D.2.2., se criba
por la malla 3. (75,0 mm) y menores. Para el cribado, el material
se vierte poco a poco y cuidadosamente por cada malla, a la que se
le aplica un movimiento vertical y de rotacin horizontal, con el
fin de mantener al material en constante movimiento para permitir
que las partculas de tamaos menores pasen a travs de las aberturas
y recolectarlas en una charola, como se muestra en la Figura 1 de
este Manual. El material retenido se coloca en otra charola. Este
cribado se har considerando adems que:
a) La cantidad de material que se vaya colocando sobre la malla
ser menor que la capacidad de la misma para evitar prdidas y
facilitar el cribado.b) El paso de las partculas a travs de las
aberturas de la malla se efectuar libremente y sin forzarlas.c) El
cribado se suspender cuando se estime que la masa del material que
pasa dicha malla durante 1 minuto de agitacin, es menor de 1 g.
Concluido el cribado, se verifica si las partculas que quedaron
retenidas y que tienen forma de laja o de aguja pueden pasar a
travs de la malla, para lo cual se acomodan con la mano segn su
dimensin menor y sin forzarlas se introducen entre las
separaciones, incorporando a la porcin retenida aquellas que de
cualquier forma queden atoradas en las tramas de la malla.
En la misma forma indicada en los Prrafos anteriores, la porcin
del material que pas la malla 3. (75,0 mm), se criba por la malla
2. (50,0 mm) y as sucesivamente por todas las mallas para grava que
se indican en la Tabla 1 de este Manual, obteniendo la masa del
material retenido en cada una, donde el subndice i corresponde a la
designacin de la malla respectiva.
Cribado de la fraccin de material que pasa la malla N4
La porcin del material que pas la malla N4, separada conforme a
lo indicado en este Manual, se coloca en un vaso metlico donde se
le agregan aproximadamente 500 cm3 de agua y se deja reposar
durante 12 h como mnimo.
Posteriormente se lava a travs de la malla N200, para lo
cual:
a) Con ayuda de una varilla, se agita en forma de ochos el
contenido del vaso durante 15 s, para formar una suspensin.b) Se
deja reposar dicha suspensin durante 30 s e inmediatamente despus
se decanta sobre la malla N200, como se muestra en la Figura 3 de
este Manual.c) Para facilitar el paso de las partculas finas a
travs de la malla, se aplica sobre sta un chorro de agua a baja
presin.d) Se repite la operacin de lavado, hasta que el agua
decantada salga limpia. Como se muestra en la Figura 4 de este
Manual, el material retenido en la malla N200 se regresa al vaso
metlico, utilizando un poco de agua, misma que se decanta al final
de la operacin, pero evitando el arrastre de partculas. Se seca el
material dentro del vaso metlico hasta masa constante, mantenindolo
en el horno durante un lapso no menor de 16 h, a una temperatura de
105 5C. Posteriormente se retira del horno y se deja enfriar dentro
del desecador hasta temperatura ambiente Una vez ensambladas las
mallas para la arena, como se indica en el Inciso D.3.1. de este
Manual, se vierte el material seco sobre la malla superior y se
coloca la tapa, como se muestra en la Figura 5 de este Manual. Se
efecta la operacin de cribado imprimiendo al juego de mallas un
movimiento vertical y de rotacin horizontal durante 5 min; en esta
operacin es conveniente emplear el agitador mecnico. Concluido el
cribado, se quita la tapa y se separa la primer malla (N10), la
cual se agita sobre una charola hasta que se estime que la masa del
material que pasa dicha malla durante 1 min no sea mayor de 1 g. El
material depositado en la charola, se vierte sobre la siguiente
malla (N20). Este procedimiento de cribado se repite en forma
subsecuente con cada una de las mallas restantes, verificando que
las partculas que queden atoradas sean regresadas a la porcin
retenida correspondiente mediante un cepillado de las mallas por su
reverso. Finalmente se obtienen las masas de los materiales
retenidos en cada una de las mallas y se anotan las masas
respectivas como Wi, con aproximacin de 0,1 g, donde el subndice i
corresponde a la designacin de la malla respectiva.
CALCULOS Y RESULTADOS
Para el anlisis granulomtrico mediante el procedimiento estndar,
se calcula lo siguiente, reportndolo como se ejemplifica en el
formato mostrado en la Figura 6 de este Manual.
La masa del material seco de la muestra, determinada mediante la
siguiente expresin:
Wd =Wd1 +Wd 2
Donde:
Wd = Masa del material seco de la muestra, (g), con aproximacin
a la unidadWd1 = Masa del material seco de la fraccin retenida en
la malla N4, que se considera igual a Wm1, debido a que el valor
del contenido de agua de esta fraccin es relativamente pequeo y
puede despreciarse sin producir errores de importancia, (g)Wd2 =
Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4, (g),
determinada como
Wm2 = Masa de la fraccin que pas la malla N4, obtenida como se
indica en el PrrafoD.2.2.2. de este Manual, (g)2= Contenido de agua
del material que pas la malla N4, obtenido de acuerdo con lo
indicado en el Prrafo D.2.2.3. de este Manual, expresado como
fraccin decimal.
De la fraccin de material retenido en la malla N4, se calculan
los retenidos parciales en cada una de las mallas con relacin a la
masa de la muestra seca, mediante la siguiente expresin:
Donde:Ri (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a la
muestra original, (%), con aproximacin de 0,1%Wi = Masa del
material retenido en la malla i, (g)i = Designacin de la malla
utilizada, que va desde la de 3" hasta la N4Wd = Masa del material
seco de la muestra, (g)De la fraccin de material que pas la malla
N4, los retenidos parciales en cada una de las mallas con relacin a
la masa de la muestra seca, se obtienen mediante la siguiente
expresin:
Donde:Ri (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a la
muestra original, (%), con aproximacin de 0,1%Wd = Masa del
material seco de la muestra, (g)Wd2 = Masa del material seco de la
fraccin que pas la malla N4, (g)Wd3 = Masa del material seco que
pas la malla N4, (g), determinada como:
Wm3 = Masa de la porcin que pas la malla N4, obtenida como se
indica en el PrrafoD.2.2.4. de este Manual, (g)2= Contenido de agua
del material que pas la malla N4, obtenido de acuerdo con lo
indicado en el Prrafo D.2.2.3. de este Manual, expresado como
fraccin decimal.Wi = Masa del material retenido en la malla i, (g)i
= Designacin de la malla utilizada, que va desde la N10 hasta la
N200
De la fraccin de material que pas la malla N4, el contenido de
finos que pasan la malla N200 (0,075 mm) con relacin a la masa de
la muestra seca, se obtiene mediante la siguiente expresin:
Donde:%F = Contenido de finos con relacin a la muestra seca,
(%), con aproximacin de0,1%Wi = Suma de las masas de los materiales
retenidos en las mallas N10 a la N200. Wd, Wd2 y Wd3 tiene el mismo
significado indicado en el Inciso D.4.3. de este Manual.
La cantidad de material que pasa cada malla, conforme a lo
siguiente:
Se le resta al 100%, que es el total de la masa representativa
expresada como porcentaje, el retenido parcial correspondiente a la
malla de mayor tamao empleada, con el fin de calcular la cantidad
de material que pasa dicha malla.
Lo anterior se puede expresar como:
Donde:P3" (%) = Material que pasa a travs de la malla 3", que es
la de mayor tamao, con relacin a la muestra original, (%), con
aproximacin de 0,1%W3" (%) = Retenido parcial en la malla 3" con
relacin a la muestra original, obtenido como se indica en el Inciso
D.4.2. de este Manual, (%)
Posteriormente, al valor antes obtenido (P3.) se le resta el
retenido parcial en las mallas subsecuentes hasta llegar a la N200,
con lo cual se van calculando los porcentajes que pasan. Lo que se
puede expresar como:
Pi (%) = Pi +1 (%) Wi (%) Donde:Pi (%) = Material que pasa a
travs de la malla i con relacin a la muestra original, (%), con
aproximacin de 0,1%Pi+1 (%) = Material que pasa a travs de la malla
inmediata superior, es decir la malla i+1, con relacin a la muestra
original, (%)Wi (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a
la muestra original, obtenido como se indica en los Incisos D.4.2.
D.4.3. de este Manual, dependiendo del tamao de la malla, (%)i =
Designacin de la malla utilizada, que en este caso va desde la de
2" hasta la N200
Con los datos obtenidos como se indica en los Prrafos D.4.5.1. y
D.4.5.2. de esteManual, se dibuja sobre un sistema de ejes
coordenados la curva granulomtrica del material, marcando las
aberturas nominales de las mallas, en escala logartmica sobre el
eje de las abscisas y los porcentajes de material que pasa cada
malla, sobre el eje de las ordenadas, formando un trazo suave y
continuo en la unin de todos los puntos graficados, como se muestra
en la Figura 6 de este Manual.Se calculan los contenidos de grava,
%G y de arena, %S, mediante las siguientes expresiones:
Donde:%G = Contenido de grava con relacin a la muestra seca,
(%), con aproximacin de 0,1%P3" (%) = Material que pasa a travs de
la malla 3", con relacin a la muestra original, (%), con
aproximacin de 0,1%P4 (%) = Material que pasa a travs de la malla
N4, con relacin a la muestra original, (%), con aproximacin de
0,1%%S = Contenido de arena con relacin a la muestra seca, (%), con
aproximacin de 0,1%%F = Contenido de finos con relacin a la muestra
seca, (%), con aproximacin de 0,1%
Se determinan, mediante las siguientes expresiones, los
coeficientes de uniformidad Cu y de curvatura Cc, que se emplean
para juzgar la graduacin del material como se indica en el Manual
MMMP102, Clasificacin de Fragmentos de Roca y Suelos:
Donde:Cu = Coeficiente de uniformidad del material,
(adimensional)Cc = Coeficiente de curvatura del material,
(adimensional)D10 = Tamao de las partculas para el cual el 10% del
material es menor que este tamao, determinado grficamente de la
curva granulomtrica, (mm)D30 = Tamao de las partculas para el cual
el 30% del material es menor que este tamao, determinado
grficamente de la curva granulomtrica, (mm)D60 = Tamao de las
partculas para el cual el 60% del material es menor que este tamao,
determinado grficamente de la curva granulomtrica, (mm)
ANLISIS GRANULOMTRICO MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADOEl
anlisis granulomtrico mediante el procedimiento simplificado
consiste en separar y clasificar por tamaos las partculas que
componen un material, empleando un nmero menor de mallas respecto
al anlisis granulomtrico estndar, con el propsito de determinar los
contenidos de grava, arena y finos menores que la malla N200 (0,075
mm), as como el tamao mximo del material y juzgar su calidad,
relacionando su contenido de finos con las caractersticas de
plasticidad, para clasificarlo de acuerdo con lo establecido en el
Manual MMMP102, Clasificacin de Fragmentos de Roca y Suelos.
EQUIPOEl equipo para la ejecucin de la prueba estar en
condiciones de operacin, calibrado, limpio y completo en todas sus
partes. Estar integrado por: juego de mallas con designacin 3., N4
y N200, que se indican en la Tabla 1; horno; balanzas; vaso de
aluminio y agitador; cucharn; charolas; tapa y charola de fondo
para el juego de mallas, y cepillos, segn se describen en la
Fraccin D.1. de este Manual.
PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de
materiales para terraceras, obtenida segn se establece en el Manual
MMMP101, Muestreo de Materiales para Terraceras, se hace como se
indica en los Prrafos D.2.2.1. y D.2.2.2. de este Manual, para
separar con la malla N4 (4,75 mm), la grava de la arena con finos y
registrar sus masas Wm1 y Wm2, respectivamente, en g, con
aproximacin a la unidad.
PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA La porcin del material retenida en la
malla N4, se criba por la malla 3. (75,0 mm), para determinar el
por ciento de grava. En su caso, al material retenido en la malla
3., se le determina su masa y se registra como W3, en g, con
aproximacin a la unidad. Con la porcin del material que pas la
malla N4, se procede como sigue: Se seca a masa constante en el
horno a una temperatura de 105..5C, se saca del horno, se deja
enfriar a temperatura ambiente y se determina su masa registrndola
como Wd2, con aproximacin de 0,1 g. A continuacin el material se
coloca en un vaso metlico y se somete a un lavado aplicndole una
corriente de agua en forma continua y de tal manera que derrame
sobre la malla N200 (0,075 mm) convenientemente colocada; durante
este proceso la muestra se agita con una varilla metlica para
propiciar el arrastre de los finos, suspendiendo el lavado cuando
el agua que salga del vertedero est clara. El material retenido en
la malla N200 se regresa al vaso metlico, utilizando un poco de
agua, misma que se decanta al final de la operacin, pero evitando
el arrastre de partculas. Se deja escurrir la porcin del material
que qued en el vaso y a continuacin se seca en el horno a masa
constante, a una temperatura de 105 5C; posteriormente se saca del
horno, se deja enfriar hasta temperatura ambiente y se determina su
masa registrndola como Wd, con aproximacin de 0,1 g.
CLCULOS Y RESULTADOSPara el anlisis granulomtrico mediante el
procedimiento simplificado no es necesario dibujar la curva
granulomtrica correspondiente ni determinar los coeficientes de
curvatura y uniformidad del material, por lo tanto slo se calcula y
reporta:
La masa del material seco de la muestra, determinada mediante la
siguiente expresin:
Donde:Wd = Masa del material seco de la muestra, (g), con
aproximacin a la unidadWd1 = Masa del material seco de la fraccin
retenida en la malla N4, que se considera igual a Wm1, debido a que
el valor del contenido de agua de esta fraccin es relativamente
pequeo y puede desperdiciarse sin producir errores de importancia,
(g)Wd2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4,
determinada como se indica en el Prrafo E.3.2.1. de este Manual,
(g)
El retenido parcial en la malla 3., en su caso, determinado
mediante la siguiente expresin:
Donde:R3. (%) = Retenido parcial en la malla 3. con relacin a la
muestra original, (%), con aproximacin de 0,1%W3. = Masa del
material retenido en la malla 3., (g)Wd = Masa del material seco de
la muestra, (g)
El contenido de grava con relacin a la masa de la muestra seca,
es decir, la fraccin que pasa la malla de 3. y se retiene en la
malla N4, calculado mediante la siguiente expresin:
Donde:%G = Contenido de grava con relacin a la muestra seca,
(%), con aproximacin de 0,1%Wd = Masa del material seco de la
muestra, (g)Wd2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la
malla N4, determinada como se indica en el Prrafo E.3.2.1. de este
Manual, (g)W3. = Masa del material retenido en la malla 3., (g)
El contenido de arena con relacin a la masa de la muestra seca,
es decir, la fraccin que pasa la malla N4 y se retiene en la malla
N200, en %, calculado mediante la siguiente expresin:
Donde:%S = Contenido de arena con relacin a la muestra seca,
(%), con aproximacin de 0,1%Wd = Masa del material seco de la
fraccin que pas la malla N4 y se retuvo en la mallaN200,
determinada como se indica en el Prrafo E.3.2.2. de este Manual,
(g)Wd = Masa del material seco de la muestra, (g)
El contenido de finos con relacin a la masa de la muestra seca,
es decir, la fraccin que pas la malla N200, calculado mediante la
siguiente expresin:
Donde:%F = Contenido de finos con relacin a la muestra seca,
(%), con aproximacin de 0,1%%S = Contenido de arena con relacin a
la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%%G = Contenido de
grava con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de
0,1%
Practica de Laboratorio 2 Granulometra
OBJETIVOS
Objetivo generalConocer y adquirir conocimientos del mtodo de
anlisis granulomtrico tamizado para poder determinar de manera
adecuada la distribucin de las partculas de un suelo. Objetivos
especficosAplicar el mtodo de anlisis granulomtrico mecnico para
una muestra de suelo.Conocer el uso correcto de los instrumentos
del laboratorio.Verificar si el suelo puede ser utilizado para la
construccin de proyectos.
MATERIALPara la prueba de lavado de suelo Vaso de aluminio
Varilla pequea (que sirva de agitador en el vaso) Malla nmero 200
Agua (la suficiente) Muestra de 200 arcilla expansiva negra/gris
saturada previamente por 24 horas.Para el cribado Mallas 10, 20,
40, 60, 100, 200 Bascula 6 Capsulas de metal Muestra de arcilla
previamente secada al horno por 24 horas
PROCEDIMIENTOPrueba de lavado de suelo6. De la muestra de
arcilla de 200 gramos, se toma una porcin no muy grande y se coloca
en el vaso de aluminio con abundante agua. Es recomendable que la
mezcla no debe sobrepase la mitad de la capacidad del vaso.
Herramientas a usar en el lavado
7. Con ayuda de la varilla se agita la mezcla de arcilla y agua,
haciendo movimientos en forma de ocho durante quince segundos.
Mezclado de la muestra con el agua.8. Se hace pasar la mezcla
por la malla No. 200, agregndosele agua para facilitar el paso de
las partculas ms pequeas (que pueden pasar por las malla).
Figura 2.3 Se hace pasar la arcilla mezclada con agua por la
malla No 200.
9. Se puede ayudar al pase de las partculas golpeando
ligeramente la criba en un costado con la mano.
Figura 2.4 Se golpea ligeramente la malla para facilitar el paso
de la arcilla
10. El material retenido por la malla se devuelve una vez ms al
vaso, tratando de que la arcilla retenida regrese en su totalidad
al recipiente. Agregar agua puede ayudar a que la malla quede lo ms
limpia posible.
Figura 2.5 Se agrega agua a la malla para limpiarla lo ms
posible11. Se repiten los pasos 2 al 5 las veces que sea
necesarias, hasta que nos cercioremos de que ya no pasa ms material
a travs de la malla No. 200, esto puede comprobarse en el momento
de agregar agua a la malla con el material retenido, pues
observaremos que esta sale completamente limpia y que las impurezas
del suelo son visibles en la malla.
El agua pasa limpia la malla No 200.
Las impurezas son visibles en la malla.
12. Una vez terminado el proceso anterior, se deja reposar la
mezcla por 30 segundos. Una vez pasado el tiempo mencionado, se
coloca el material retenido en el horno por 24 horas, para
posteriormente ser pasado por las mallas 20, 40, 60, 100 y 200 en
la siguiente prueba.
Cribado3. Pasar el material por cada una de las mallas, una a
una, comenzando por la malla nmero 10 y terminando con la 200.
Se hace pasar el material por una de las mallas
4. Pesar el material retenido en cada malla y se aparta cada uno
en una capsula metlica.
Se coloca el material en la bscula
Se realiza el pesaje en la bscula
Material retenido por cada una de las mallas utilizadas
5. Con los datos obtenidos
GRANULOMETRA DE CALICHE
MALLASCANTIDAD RETENIDA(gr)PORCENTAJE(%)
104.88.42
201424.56
4011.720.53
607.212.63
1006.110.7
2009.7
17.02
CHAROLA3.5
6.14
TOTAL57100
PRUEBA RPIDAMUESTRA= 200grMUESTRA SATURADA= 189.2grMUESTRA SECA=
189gr
PRACTICA 3
Lmites De Consistencia
MMP. MTODOS DE MUESTREO YPRUEBA DE MATERIALESPARTE: 1. SUELOS Y
MATERIALES PARA TERRACERASTTULO: 07. Lmites de
ConsistenciaCONTENIDOEste Manual describe los procedimientos de
prueba para determinar los lmites de consistencia de los materiales
para terraceras a que se refieren las Normas NCMT101, Materiales
para Terrapln, NCMT102, Materiales para Subyacente y NCMT103,
Materiales para Subrasante.
OBJETIVOS DE LAS PRUEBASEstas pruebas permiten conocer las
caractersticas de plasticidad de la porcin de los materiales para
terraceras que pasan la malla N40 (0,425 mm), cuyos resultados se
utilizan principalmente para la identificacin y clasificacin de los
suelos. Las pruebas consisten en determinar el lmite lquido, es
decir, el contenido de agua para el cual un suelo plstico adquiere
una resistencia al corte de 2,45 kPa (25 g/cm2); ste se considera
como la frontera entre los estados semilquido y plstico.El lmite
plstico o el contenido de agua para el cual un rollito se rompe en
tres partes al alcanzar un dimetro de 3 mm; ste se considera como
la frontera entre los estados plstico y semislido. El ndice plstico
se calcula como la diferencia entre los lmites lquido y
plstico.
EQUIPO Y MATERIALES Malla no. 40 Copa Casagrande Balanza Horno
Desecador Vaso o recipiente Capsulas de porcelana Esptula flexible
Cuentagotas Vidrios de reloj Pao Placa de vidrio Alambre de
acero
CALIBRACIN DEL EQUIPOAntes de cada prueba se verificar que la
altura de cada de la copa de Casagrande sea de 1 cm, utilizando
para ello el mango calibrado del ranurador, que tiene precisamente
esa dimensin. Si la altura de cada es diferente, el aparato debe
corregirse mediante los tornillos de ajuste.
PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de
materiales para terraceras, obtenida segn se establece en elManual
MMMP101, Muestreo de Materiales para Terraceras, se hace de la
siguiente manera:
De la muestra del material se aparta, de acuerdo con el
procedimiento indicado en el Manual MMMP103, Secado, Disgregado y
Cuarteo de Muestras, una porcin de tamao tal que, una vez cribada
en forma manual por la malla N40 (0,425 mm), se obtengan
aproximadamente 300.g del material que pase esa malla; ste se
coloca en una charola. Se separan aproximadamente 250 g, de acuerdo
con lo indicado en el Manual MMMP103, Secado, Disgregado y Cuarteo
de Muestras; se obtiene y se registra la masa del material
separado, con aproximacin de 0,01 g. Se coloca el material separado
en un recipiente apropiado, se le agrega el agua necesaria para
saturar el material y se deja en reposo durante aproximadamente 24
h, en un lugar fresco, cubriendo el recipiente con un pao que se
mantendr hmedo a fin de reducir al mnimo la prdida de agua por
evaporacin.
DETERMINACIN DEL LIMITE LQUIDO POR EL PROCEDIMIENTO
ESTNDAREQUIPO Y MATERIALESEl equipo necesario para efectuar esta
prueba es: copa de Casagrande, balanza, horno, desecador, vaso o
recipiente, cpsulas de porcelana, esptula, cuentagotas, vidrios de
reloj y pao, mismos que se describen en la Clusula D. de este
Manual.
PROCEDIMIENTO DE PRUEBA De la fraccin del material preparada de
acuerdo con lo indicado en la Clusula F. de este Manual, se toma
una porcin de aproximadamente 150 g que se coloca en la cpsula de
porcelana donde se homogeneiza utilizando la esptula. En la copa de
Casagrande, previamente calibrada como se indica en la Clusula E.
de este Manual, se coloca una cantidad suficiente de material para
que, una vez extendido con la esptula, se alcance un espesor de 8 a
10 mm en la parte central de la copa, considerando lo siguiente:
Para evitar que el material colocado sobre la copa sea
insuficiente, es conveniente poner una cantidad ligeramente mayor y
eliminar el sobrante al enrasarlo con la esptula. Para extender el
material se procede del centro hacia los lados sin aplicar una
presin excesiva y con el mnimo de pasadas de la esptula, como se
muestra en la Figura 2 de este Manual. Mediante una pasada firme
del ranurador se hace una abertura en la parte central del material
contenido en la copa, para lo cual, el ranurador se mantendr
siempre normal a la superficie interior de la copa, como se indica
en la Figura 3 de este Manual. La ubicacin, forma y dimensiones que
tendr la ranura en su parte central se ilustran en la Figura 4 de
este Manual. Inmediatamente despus de colocado y ranurado el
material, se acciona la manivela del aparato para hacer caer la
copa a razn de dos golpes por segundo, y se registra el nmero de
golpes necesarios para lograr que los bordes inferiores de la
ranura se pongan en contacto en una longitud de 13.mm. Logrado lo
anterior se toman con la esptula aproximadamente 10 g de material
de la porcin cerrada de la ranura y, para determinar su contenido
de agua n, de acuerdo con el procedimiento indicado en el Manual
MMMP104, Contenido de Agua, se colocan en un vidrio de reloj del
que previamente se ha determinado su masa. Una vez que se ha tomado
la porcin requerida para la determinacin del contenido de agua, el
material restante se reintegra a la cpsula de mezclado, para lavar
y secar la copa y el ranurador. Inmediatamente, mediante el
cuentagotas, se agrega agua al material en la cpsula y se
homogeneiza con la esptula; dicho material se prueba segn se indic
del Inciso G.2.2. al Inciso G.2.7. Este procedimiento se repite
hasta completar cuatro determinaciones, que se registran en el
formato que se muestra en la Figura 5 de este Manual. La cantidad
de agua que se adicione al material ser tal que las cuatro
determinaciones queden comprendidas entre 10 y 35 golpes en la copa
de Casagrande, siendo necesario obtener dos valores por arriba y
dos por abajo de los 25 golpes, ya que para consistencias menores
de 10 golpes es difcil identificar el momento de cierre de la
ranura en la longitud especificada y para ms de 35 golpes se
dificulta la ejecucin de la prueba. Se grafican los puntos
correspondientes a cada determinacin, representando en el eje de
las abscisas en escala logartmica, el nmero de golpes n y en el de
las ordenadas en escala aritmtica, los respectivos contenidos de
agua n, tal como se muestra en la Figura.5. Se traza una lnea recta
que una aproximadamente los puntos graficados; a esta recta se le
llama curva de fluidez.
CLCULOS Y RESULTADOSDe la grfica de la Figura 5 de este Manual,
se obtiene el valor del lmite lquido (L), determinando en la curva
de fluidez el contenido de agua correspondiente a 25 golpes.
DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICO EQUIPO Y MATERIALESEl equipo
necesario para efectuar esta prueba es la balanza, horno,
desecador, cpsulas de porcelana, esptula, vidrios de reloj, placa
de vidrio y alambre de acero, mismos que se describen en la Clusula
D. de este Manual.
PROCEDIMIENTO DE PRUEBA De la fraccin del material preparada de
acuerdo con lo indicado en la Clusula F. de este Manual, se toma
una porcin de tamao tal que se pueda formar una pequea esfera de
aproximadamente 12.mm de dimetro, la que se moldea con los dedos
para que pierda agua y se manipula sobre la palma de la mano para
formar un cilindro. A continuacin el cilindro se hace girar con los
dedos de las manos sobre la placa de vidrio para reducir su dimetro
hasta que sea aproximadamente de 3 mm en toda su longitud, como se
muestra en la Figura 6 de este Manual. La velocidad de girado ser
de 60 a 80 ciclos por minuto, entendindose por "ciclo" un
movimiento de la mano hacia adelante y hacia atrs, hasta volver a
la posicin de partida. Si al alcanzar un dimetro de 3 mm el
cilindro no se rompe en tres secciones simultneamente, significa
que su contenido de agua es superior al del lmite plstico (P). En
tal caso se junta nuevamente todo el material para formar la pequea
esfera, manipulndola con los dedos para facilitar su prdida de agua
y lograr una distribucin uniforme de la misma, repitiendo el
procedimiento descrito en los Incisos H.2.1. y H.2.2. de este
Manual, hasta que el cilindro se rompa en tres segmentos
precisamente en el momento de alcanzar dicho dimetro, el cual se
verifica comparndolo contra el alambre de referencia.
Inmediatamente se colocan sobre un vidrio de reloj los fragmentos
del cilindro y se determina el contenido de agua de ese material,
i, de acuerdo con el procedimiento indicado en el Manual MMMP104,
Contenido de Agua. Para mayor seguridad en los resultados, la
prueba se efectuar por triplicado, obteniendo para cada una de las
determinaciones, el contenido de agua, i.
CLCULOS Y RESULTADOSSe reporta como resultado de esta prueba, el
lmite plstico (P), obtenido mediante la siguiente expresin:
Donde:P = Lmite plstico de la muestra, (%), con aproximacin a la
unidadi = Contenido de agua para cada una de las tres
determinaciones, (%)En la Figura 5 de este Manual, se ilustra un
ejemplo de clculo del lmite plstico.Si no es posible formar
cilindros del dimetro especificado con ningn contenido de agua, se
considera que el material no es plstico; se reporta como NP (no
plstico).
Prctica de Laboratorio 3 Lmites de Consistencia OBJETIVOS
Objetivo GeneralDeterminar el lmite lquido, lmite plstico, as como
el ndice de plasticidad del suelo en estudio. Objetivo
ParticularLas propiedades de un suelo formado por partculas
finamente divididas dependen en gran parte de la humedad. El agua
forma una pelcula alrededor de los granos y su espesor puede ser
determinante de comportamientos diferentes del material. Cuando el
contenido de agua es muy elevado, el suelo no tiene resistencia al
esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia. El
lmite lquido y plstico nos da una idea de que tan comprensible
puede ser el suelo. El limite liquido (li) lo fija el contenido de
agua (expresado en porciento del peso seco) que debe tener un suelo
re-moldeado para que una muestra del mismo, en que haya practicado
una ranura de dimensiones estndar, al someterla al impacto de 25
golpes bien definidos, se cierre sin resbalar en su apoyo.El limite
plstico (lp) lo fija el contenido de agua con el que comienza a
agrietarse un rollo formado con el suelo de aproximadamente de 3.2
mm. De dimetro, al rodarlo sobre una superficie no absorbente.
MATERIALES Copa de casa grande Ranurador Esptula Barra de
contraccin lineal 4 capsulas metlicas 4 capsulas de porcelana
Balanza Muestra de arcilla cribada por la malla 40, previamente
saturada por 24 horas en un vaso de aluminio Horno de secado
PROCEDIMIENTO1. De la muestra en el vaso de aluminio, quitar el
material seco en la superficie hasta llegar al material hmedo.
Se quita el excedente de material del vaso
2. Una vez que se ha llegado al material hmedo, con ayuda de la
esptula separar el material en capas, basndose en la humedad de
cada una. Estas capas deben de ser 4, y se colocan por separado en
capsulas de porcelana distintas. Las capas ms superficiales sern
las ms secas, y las ms profundas, las ms hmedas.
Separacin del material por capas
3. Se toma el material suficiente de cualquiera de las capsulas
de porcelana y con la esptula se esparce en la copa de casa grande.
Se traza sobre la arcilla una lnea vertical de atrs hacia adelante
con la ayuda del ranurador.
Se coloca el material en la copa casa grande
Se traza una lnea en el material con ayuda del ranurador
Vista del material ranurado4. Una vez llena la copa, se procede
a girar la manivela del dispositivo, a una razn de dos golpes por
segundo. Detener los golpes cuando la lnea que divide el material
haya alcanzado una longitud de 1 cm de unin entre la capa izquierda
y la capa derecha.
Se hace girar la manivela del dispositivo
Las dos porciones de material se han acercado lo suficiente
despus de que la copa diera los golpes necesarios
5. Se procede a tomar el dato del nmero de golpes que se necesit
para que dicha unin se efectuara, ya teniendo este dato se tomara
una porcin de la muestra con la misma esptula agarrndola del centro
de la copa de casa grande.6. La muestra que se obtuvo en el paso 5
se colocara en una capsula metlica, la cual ha sido previamente
pesada estando vaca. Se pesa el material en la cpsula,7. Se repiten
los pasos 3 a 6 para las dems muestras de arcilla.
Muestra de la arcilla tomada del centro de la copa
Pesaje de una de las muestras de arcilla en la capsula de
metal
8. En la barra de contraccin lineal colocar con la esptula
material que haya cerrado entre los 15 y 25 golpes hasta llenarla a
ras. Debemos de tomar o conocer las medidas de la barra.
Llenado de la barra de contraccin con la arcilla
9. Sobre un vidrio de superficie plana, se realiza la prueba de
plasticidad, haciendo rollos de arcilla de 3 mm de dimetro
aproximadamente, alargndolos hasta que estos se rompan sin
necesidad de ser forzados.
Prueba de plasticidad
Prueba de plasticidad
10. Se meten al horno las capsulas y la barra de contraccin
lineal durante 24 horas. Una vez pasado el tiempo previamente
mencionado, se sacan las muestras del horno. Las cpsulas con
arcilla se pesan en la balanza, mientras que el material en la
barra de contraccin lineal se mide con ayuda de un flexmetro.
Secado al horno de las muestras
Conclusin Al terminar las pruebas de laboratorio anteriores se
pudo demostrar que en efecto, el suelo se comporta de distinta
manera dependiendo de las condiciones a las que est sometido y sus
reacciones ante distintos efectos que variarn de manera
considerable, por lo que hay que tener muy en cuenta a que nos
enfrentamos al momento de trabajar con l en el campo, para evitar
consecuencias drsticas.Las prcticas de laboratorio de suelos en el
laboratorio de materiales es de gran utilidad en la industria de la
construccin de ingeniera civil, pues al tener conocimientos en
comportamiento de suelos nos permite saber el tipo suelo con el que
estamos trabajando, ya sea en una obra o en una situacin distinta
que requiera de su estudio.El saber realizar las pruebas de
laboratorio ms bsicas (como las que se describieron en este
trabajo) es el primer escaln para poder comprender otras ms
complejas que nos permiten conocer an ms y a mayor profundidad cmo
reaccionan los materiales existentes en los suelos de nuestras
regiones y del mundo.Realizar las pruebas de suelo de manera
correcta, nos permite controlar de manera adecuada la calidad de
las construcciones a nuestro alrededor, posibilitando que se diseen
de la mejor manera posible al proporcionar al constructor los datos
que necesite conocer del suelo.
Bibliografa Fundamentos de ingeniera geotcnica. Braja M. Das.
Thompson Learning. MMP. MTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALES.
PARTE: 1. SUELOS Y MATERIALES PARA TERRACERAS. TTULO: 04. Contenido
de Agua MMP. MTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALES. PARTE: 1.
SUELOS Y MATERIALES PARA TERRACERAS. TTULO: 06. Granulometra de
Materiales Compactables para Terraceras MMP. MTODOS DE MUESTREO Y
PRUEBA DE MATERIALES PARTE: 1. SUELOS Y MATERIALES PARA TERRACERAS
TTULO: 07. Lmites de Consistencia www.wikipedia.org