UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENERIA

FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONTRUCCION

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

Informe de laboratorio de mecánica de suelos 1

PRACTICA N° 3

TITULO DE PRATICA:

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS

(ASTM D-558; AASHTO T 93-86)

Profesor de teoría: Ing. Alfonso Jerez

Profesor de práctica: Ing. Maritza Reyes

Fecha que realizo la práctica:05/11/2013

Fecha de entrega de la práctica :12/11/2013

Integrantes:

1. Joseph Gerardo Ruiz Herrera 2010-33010

2. Keving Roberto Sánchez Rocha 2011-37589

3. Danny Francisco Toledo Arias 2011-37388

Grupo de practica: IC-32-D4

Grupo de teoría: IC-32-D

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INDICE: OBJETIVOS: ............................................................................................................................... 3

INTRODUCCION: ....................................................................................................................... 3

GENERALIDADES ..................................................................................................................... 4

MATERIALES Y EQUIPOS: ..................................................................................................... 7

............................................................................. 8 PROCEDIEMIENTO DE LABORATORIO:

............................................................. 9 FORMULACIÓN TEÓRICA / DATOS OBTENIDOS

........................................................................................ 10 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

CONCLUSIONES: .................................................................................................................... 11

ANEXOS: .................................................................................................................................... 12

BIBLIOGRAFIA: ......................................................................................................................... 12

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OBJETIVOS:

GENERAL:

1. Determinar las relaciones volumétricas de un suelo.

ESPECIFICOS:

1. Clasificar un suelo mediante las relaciones volumétricas del suelo.

2. Explicar la importancia de conocer y manejar las relaciones

volumétricas.

INTRODUCCION:

El presente informe se realizó en base a la práctica No 3 de mecánica de

suelos 1, la cual consiste en la determinación de las relaciones volumétricas de

los suelos. El experimento fue realizado el día martes 05 de nov de 2013 en el

laboratorio de suelos del Rupap.

Dicho informe contiene definiciones sobre las relaciones volumétricas, la

importancia de conocerlas y manejar sus aplicaciones, el método para

determinar dichas relaciones y observar y analizar las formas de clasificación

de un suelo mediante las relaciones volumetricas.

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GENERALIDADES

Porosidad del suelo

La porosidad o fracción de huecos es una medida de espacios vacíos en un

material, y es una fracción del volumen de huecos sobre el volumen total, entre

0-1, o como un porcentaje entre 0-100%. El término se utiliza en varios

campos, incluyendo farmacia, cerámica, metalurgia, materiales, fabricación,

ciencias de la tierra, mecánica de suelos e ingeniería.

Los suelos bien estructurados se caracterizan por una buena mezcla de arena,

arcilla y materia orgánica que retiene la humedad y drena el agua. Una de las

características claves del suelo es su porosidad.

Concepto de porosidad:

La porosidad es la capacidad del suelo de drenar el exceso de agua con facilidad. El suelo poroso cuenta con ingredientes orgánicos e inorgánicos de diferentes tamaños que no se adhieren fácilmente unos con otros. Esta flojedad permite que el agua fluya. Los suelos arenosos y pedregosos son los más porosos. Los suelos arcillosos y limosos, con pequeñas partículas unidas, son los que menos drenan y se inundan con mayor facilidad. Los suelos porosos tiene una gran cantidad de bolsas de aire diminutas.

Beneficios de un suelo poroso:

Los suelos porosos y saludables drenan libremente, eliminando el exceso de agua de las raíces de las plantas. La mayoría de las plantas que permanecen constantemente en suelos saturados, se deterioran y mueren con rapidez. Los suelos porosos con gran cantidad de materia orgánica no sólo drenan el exceso de agua, sino que también almacenan la humedad y los nutrientes necesarios para las raíces. Además, los suelos porosos están bien aireados. Esto los protege contra hongos que causan podredumbre, proporciona oxígeno a las raíces y permite que las lombrices de tierra hagan su trabajo para mejorar el suelo. Como consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad,

es decir su sistema de espacios vacíos o poros.

Los poros en el suelo se distinguen en: macroscópicos y microscópicos.

Los primeros son de notables dimensiones, y están generalmente llenos de

aire, en efecto, el agua los atraviesa rápidamente, impulsada por la fuerza de la

gravedad. Los segundos en cambio están ocupados en gran parte por agua

retenida por las fuerzas capilares.

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Los terrenos arenosos son ricos en macroporos, permitiendo un rápido pasaje

del agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que

los suelos arcillosos son ricos en microporos, y pueden manifestar una escasa

aeración, pero tienen una elevada capacidad de retención del agua.

La porosidad puede ser expresada con la relación;

Dónde:

P = porosidad

Ve = volumen de espacios vacíos, comprendiendo los que están ocupados

por gases o líquidos;

V = volumen total de la muestra, comprendiendo sólidos, líquidos y gases.

La porosidad puede ser determinada por la fórmula:

Dónde:

P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra;

S = densidad real del suelo.

Sa = densidad aparente del suelo;

En líneas generales la porosidad varía dentro de los siguientes límites:

Suelos ligeros: 30 – 45 %

Suelos medios: 45 – 55 %

Suelos pesados: 50 – 65 %

Suelos turbosos: 75 – 90 %

Relación de vacíos “e”:

Es la ausencia total de material en los elementos (materia) en un

determinado espacio o lugar, o la falta de contenido en el interior de

un recipiente. Por extensión, se denomina también vacío a la condición de una

región donde la densidad partículas es muy baja, como por ejemplo el espacio

interestelar; o la de una cavidad cerrada donde la presión de aire u

otros gases es menor que la atmosférica.

El suelo que cubre la tierra se divide en materiales sólidos, gases y líquidos.

Los materiales sólidos son en su mayoría minerales con algo de materia

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orgánica. El gas que se encuentra en el suelo es aire atmosférico. Los líquidos

están dominados por el agua en diversos grados de pureza. Agua y gas en el

suelo se encuentran en los espacios alrededor de las partículas sólidas del

suelo. Estos espacios se denominan huecos o poros. La porosidad del suelo es

lo mismo que la relación de vacío.

La relación de vacío de un suelo es el volumen de suelo no ocupado por

partículas sólidas. Cuanto mayor sea la relación de vacío más suelto es el

suelo. El aumento de la proporción de huecos del suelo se realiza por el arado.

Los organismos tales como los gusanos y las hormigas crean una cantidad

significativa de espacio vacío en un suelo. Cuanto mayor sea la relación de

vacío de un suelo más agua puede absorberse fácilmente en él. Los suelos con

una alta relación de vacío facilitan a las plantas a que crezcan.

Estructura del suelo:

El material mineral fino encontrado en el suelo es una mezcla de tres diferentes tamaños de materiales. De mayor a menor, son arena, limo y arcilla. Las partículas individuales de arena tienen una atracción muy débil entre sí. Un suelo con un montón de arena tiene una estructura de suelo muy pobre. Cuando un suelo tiene una gran cantidad de arcilla y limo, los tres diferentes tamaños de partículas se adhieren más fuertemente. Un suelo arenoso tiene un montón de grandes espacios de poros entre las partículas de arena, pero el volumen total de los espacios de poros será menor que la de un suelo con una gran cantidad de arcilla. Las partículas de arcilla no permiten muchos poros grandes, pero albergan muchos pequeños espacios.

Compactación:

Cuando la proporción de huecos del suelo se reduce, se ha compactado. La interacción humana con el suelo es la causa más común de compactación. La mayor parte de la compactación del suelo proviene de equipos agrícolas. El tráfico peatonal también puede compactar el suelo aplastando a los poros del suelo. El suelo mojado es especialmente susceptible a la compactación del suelo.

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MATERIALES Y EQUIPOS:

Molde estándar cúbico de lado 2pulg, en el que, con anterioridad a la

práctica, se dio forma a la muestra con la que se ejecutó la prueba.

Parafina o cera para cubrir la muestra cúbica, hasta lograr su

impermeabilización.

Cesta de alambre (ya que se utilizó el método de la balanza

hidrostática).

Agua.

Taras.

Cuchillo o espátula para la desintegración del espécimen recubierto de

parafina.

Balanza de 0.01 gr de aproximación.

Mesa de trabajo.

Horno de secado con temperatura 110°C ±5°C.

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PROCEDIEMIENTO DE LABORATORIO:

Cabe mencionar en esta parte que son diversos los métodos para la

determinación en laboratorio de las relaciones volumétricas de un suelo, entre

los cuales puede mencionarse el de moldeo de un volumen conocido de una

muestra inalterada, el que se realiza por medio del peso de un volumen de

mercurio desplazado, etc.; sin embargo para dicha práctica se adoptó el

método de la balanza hidrostática, y es de este último del cual se detalla el

procedimiento a continuación:

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA (con anterioridad a la práctica) i. Se tomó una muestra inalterada representativa del suelo a trabajar. ii. A esta muestra se le dio forma mediante un molde cúbico estándar. iii. Se registró el peso de esta muestra en su estado natural (Wm=A),

mediante una balanza de precisión. iv. Por último, para finalizar con la preparación de la muestra se recubrió

ésta en su totalidad con parafina o cera hasta alcanzar su total impermeabilización.

PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS RELACIONES VOLUMÉTRICAS DEL SUELO

i. Se pesó y registró el peso de la muestra cubierta con la parafina (B). ii. Se obtuvo y anotó el peso de la cesta sumergida en un recipiente lleno

de agua. iii. A continuación se introdujo la muestra en la cesta sumergida y se

registró el peso de la cesta más la muestra con la parafina sumergida. iv. A partir de los dos pasos anteriores se logra obtener el peso sumergido

de la muestra más la parafina(C). v. Se desintegró el espécimen cubierto con la parafina y de su parte central

se tomó una muestra para la determinación del contenido de humedad. Es de suma importancia mencionar que esta última muestra tomada posee un volumen distinto al que se registró originalmente en la muestra cúbica, siendo éste menor, y por ende le corresponde también un peso distinto al original “A”.

vi. Se tomó entonces y se registró el peso de esta nueva muestra, auxiliándose de una tara previamente identificada y pesada vacía, obteniendo de esta manera un peso húmedo de la más reciente muestra.

vii. Se introdujo la muestra al horno por un periodo de 24 horas a una temperatura aproximada de 110°C hasta lograr un total secado en ella.

viii. Se registró después del secado al horno el peso de la muestra en estado seco, completando de esta manera los datos necesarios para la determinación del contenido de humedad de este suelo, propiedad a partir de la cual se logra obtener las relaciones volumétricas que en el procedimiento de cálculo se puntualizarán.

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FORMULACIÓN TEÓRICA / DATOS OBTENIDOS

- Peso sumergido muestra + parafina (C):

- Peso material húmedo o seco (muestra tomada del centro del

espécimen)

- Volumen muestra + parafina

(V’):

- Volumen parafina (V’’):

- Volumen muestra original (V m original)

- Contenido de Humedad (w)

- Relación de vacíos (e)

- Grado de saturación (Sw)

- Porosidad (n)

DATOS OBTENIDOS:

A=WM ORIGINAL =185.01g

B=196.19 g

C=664.7g-605.5g

C=59.2g

WTARA (A-116) =31.52g

;

;

𝛾PARAFINA=0.92 g/cm3 (Dato investigado)

GS=2.45 (Obtenida a partir de la 2da práctica)

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PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

Volumen correspondiente al peso húmedo de 46.36g (muestra extraída del

centro del espécimen cúbico inicial):

WM ORIGINAL = 185.01g

WM = 46.36g

Por regla de tres se obtiene que VM=31.28cm3

Se puede determinar la humedad de la muestra y con el resto de datos ya

conocidos se logra obtener las relaciones volumétricas deseadas:

- Contenido de Humedad (w)

RELACIONES VOLUMÉTRICAS:

- Relación de vacíos (e)

- Porosidad (n)

- Grado de saturación (Sw)

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CONCLUSIONES:

1. Mediante el cálculo de las relaciones volumétricas Se pudo determinar la calidad de los suelos y darnos cuenta en que actividad se les puede sacar provecho.

2. En la práctica se logró determinar que nuestra muestra es de calidad media para compactación, según el valor que obtuvimos de porosidad (45.89%) ya que entre mayor porosidad presente se requiere una mayor cantidad de trabajo al compactar.

3. De la muestra resulto una relación de vacíos de 0.848 la cual es buena para el cultivo ya que el hecho de ser un estrato suelto facilita el crecimiento de plantas en él. Sin embargo desde el punto de vista ingenieril significaría que posiblemente se asentaría, esto se debe a que a menor relación de vacíos se tiene una mejor resistencia y densidad.

4. Se obtuvo un grado de saturación de 33.98%, sabemos que entre mayor grado de saturación presente mayor cantidad de agua absorbe revirtiendo en cierto grado la compactación.

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ANEXOS:

BIBLIOGRAFIA:

Practicas de mecánica de suelos UNI

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