Humedad de suelo suelto

8/17/2019 Humedad de suelo suelto.

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2016

Primer Laboratorio deMecánica deSuelos

INTEGRANTES:

-Santos Chirinos, Sergio Fernando

-Almonacid Crisostomo, Louis Arno

-Jose Antonio

DOCENTE:

Pe!a "anda# Luis Rud$


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%ni&ersidad Peruana de Ciencias A'lica


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PRESENTACIÓN

En el desarrollo de cada tipo de ensayo se ha visto conveniente agregar una pequeña introducción delmismo, para qu se reali!a el ensayo, un "reve marco teórico, los equipos y aparatos que se utili!an en cada

prue"a, las #órmulas para los c$lculos y lo m$s importante por supuesto, la interpretación de los resultados%de estos &ltimos se desarrollan en algunos casos las posi"les #uentes de error de los mismos'

LABORATORIO N°1

ENSAYOS

-Contenido de (umedad

-)eso *olumtrico de Suelos Cohesivos

-+ravedad espec#ica de sólidos


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MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UNSUELO

Referencia: AS. /-0012 3 45 6 7) 889'10:

OBJETIVO

El presente modo operativo esta"lece el mtodo de ensayo para determinar el contenido de humedad de unsuelo'

APARATOS

; (orno de secado'- (orno de secado termost$ticamentecontrolado, capa! de mantener una temperatura de 114 < =

>C'

; ?alan!as'- /e capacidad conveniente de acuerdo al tamaño

m$@imo de la muestra y con las siguientes apro@imacionesBde 4'1 g para muestras de menos de 044 g de 1 g para muestrasde m$s de 044 g

; ecipientes'- ecipientes apropiados #a"ricados de materialresistente a la corrosión, y al cam"io de peso cuando essometido a en#riamiento o calentamiento continuo, e@posicióna materiales de p( varia"le, y a limpie!a'


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; Dtensilios para manipulación de recipientes'- Serequiere el uso de guantes, tena!as o un suetador apropiado para mover y manipular los recipientescalientes despus de que se hayan secado'

; tros utensilios'- Se requiere el empleo decuchillos, esp$tulas, cucharas, lona para cuarteo,divisores de muestras, etc'

DEFINICIONES

La humedad o contenido de humedad de un suelo es larelación, e@presada como porcentae, del peso de agua enuna masa dada de suelo, al peso de las partculas sólidas'

PRINCIPIO DEL MÉTODO

Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo h&medo hasta un peso constante en un hornocontrolado a 114 < = >CG' El peso del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso delas partculas sólidas' La prdida de peso de"ido al secado es considerado como el peso del agua'

Nota.- (*) El secado en horno siguiendo este método (a 110 °C) no da resultados confiables cuando el suelo contiene yeso u otrosminerales que contienen gran cantidad de agua de hidratación o cuando el suelo contiene cantidades significativas de material orgánico !e "ueden obtener valores confiables del contenido de humedad "ara estos suelos# secándolos en un horno a unatem"eratura de $0 °C o en un desecador a tem"eratura ambiente

MUESTRASLas muestras ser$n preservadas y transportadas de acuerdo a la 7orma AS. /-H004, +rupos de suelos?, C ó /' Las muestras que se almacenen antes de ser ensayadas se mantendr$n en contenedoreshermticos no corro"les a una temperatura entre apro@imadamente 8 >C y 84 >C y en un $rea que

prevenga el contacto directo con la lu! solar' Las muestras alteradas se almacenar$n en recipientes de talmanera que se prevenga ó minimice la condensación de humedad en el interior del contenedor'

La determinación del contenido de humedad se reali!ar$ tan pronto como sea posi"le despus del


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muestreo, especialmente si se utili!an contenedores corro"les Itales como tu"os de acero de pared delgada,latas de pintura, etc' ó "olsas pl$sticas'

ESPECIMEN DE ENSAYO

)ara los contenidos de humedad que se determinen en conunción con alg&n otro mtodo AS., seemplear$ la cantidad mnima de espcimen especi#icada en dicho mtodo si alguna #uera proporcionada'La cantidad mnima de espcimen de material h&medo seleccionado como representativo de la muestratotal, si no se toma la muestra total, ser$ de acuerdo a lo siguienteB

a"la 7 1

Maa !"ni!aMaa !"ni!a

rec#!en$a$a $erec#!en$a$a $e

M%&i!# 'a!a(# e)*ci!en $e ena+#Ta!a(# $e !a,,a e)*ci!en $e ena+#

$e )ar'"c-,a .)aa /0!e$# )araE'%n$ar /0!e$# )ara c#n'eni$#

e, 12234 c#n'eni$#$e /-!e$a$ re)#r'a$# a

$e /-!e$a$< 2513 re)#r'a$# a


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; Cuando el espcimen de ensayo es una porción de una mayor cantidad de material, el espcimenseleccionado ser$ representativo de la condición de humedad de la cantidad total de material' La#orma en que se seleccione el espcimen de ensayo depende del propósito y aplicación del ensayo,

el tipo de material que se ensaya, la condición de humedad, y el tipo de muestra Ide otro ensayo,en "olsa, en "loque, y las dem$s'

; )ara muestras alteradas tales como las des"astadas, en "olsa, y otras, el espcimen de ensayo seo"tiene por uno de los siguientes mtodos Ilistados en orden de pre#erenciaB

; Si el material puede ser manipulado sin prdida signi#icativa de humedad, el material de"eme!clarse y luego reducirse al tamaño requerido por cuarteo o por división'

; Si el material no puede ser me!clado y6o dividido, de"er$ #ormarse una pila de material,me!cl$ndolo tanto como sea posi"le' omar por lo menos cinco porciones de material enu"icaciones aleatorias usando un tu"o de muestreo, lampa, cuchara, #rotacho, ó alguna

herramienta similar apropiada para el tamaño de partcula m$@ima presente en el material' odaslas porciones se com"inar$n para #ormar el espcimen de ensayo'

; Si no es posi"le apilar el material, se tomar$n tantas porciones como sea posi"le en u"icacionesaleatorias que representar$n meor la condición de humedad' odas las porciones se com"inar$n

para #ormar el espcimen de ensayo'

; En muestras intactas tales como "loques, tu"os, muestreadores divididos y otros, el espcimen de

ensayo se o"tendr$ por uno de los siguientes mtodos dependiendo del propósito y potencial usode la muestra'

; Se des"astar$ cuidadosamente por lo menos 8 mm de material de la super#icie e@terior de la

muestra para ver si el material est$ estrati#icado y para remover el material que est m$s seco om$s h&medo que la porción principal de la muestra' Luego se des"astar$ por lo menos = mm, o unespesor igual al tamaño m$@imo de partcula presente, de toda la super#icie e@puesta o delintervalo que est siendo ensayado'

; Se cortar$ la muestra por la mitad' Si el material est$ estrati#icado se proceder$ de acuerdoa lo indicado en IG' Luego se des"astar$ cuidadosamente por lo menos = mm, o unespesor igual del tamaño m$@imo de partcula presente, de la super#icie e@puesta de unamitad o el intervalo ensayado' /e"er$ evitarse el material de los "ordes que puedaencontrarse m$s h&medo o m$s seco que la porción principal de la muestra'


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PROCEDIMIENTO

; /eterminar y registrar la masa de un contenedor limpio y seco Iy su tapa si es usada'

mrecip.=30.9 gr .

; Seleccionar especmenes de ensayo representativos de acuerdo lo indicado anteriormente'

%uestra h&meda

; Colocar el espcimen de ensayo h&medo en el contenedor y, si se usa, colocar la tapa asegurada en

su posición' /eterminar el peso del contenedor y material h&medo usando una "alan!a Ivase

'''*+! seleccionada de acuerdo al peso del espcimen' egistrar este valor'

mrecip.+muestra=135.1gr .

mrecip.=30.9 gr .

mmuestrahúmeda=104.2gr .

; emover la tapa Isi se usó y colocar el contenedor con material h&medo en el horno' Secar elmaterial hasta alcan!ar una masa constante' .antener el secado en el horno a 114 < = >C a menos

que se especi#ique otra temperatura' El tiempo requerido para o"tener peso constante variar$dependiendo del tipo de material I5-0Hhrs, tamaño de espcimen, tipo de horno y capacidad, yotros #actores' La in#luencia de estos #actores generalmente puede ser esta"lecida por un "uen i i i i l t i l d l t l d


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; Luego que el material se haya secado a peso constante, se remover$ el contenedor del horno Iy sele colocar$ la tapa si se usó' Se permitir$ el en#riamiento del material y del contenedor atemperatura am"iente o hasta que el contenedor pueda ser manipulado cómodamente con lasmanos y la operación del "alance no se a#ecte por corrientes de convección y6o est siendocalentado' /eterminar el peso del contenedor y el material secado al homo usando la misma

"alan!a usada en 5'8' egistrar este valor' Las tapas de los contenedores se usar$n si se presumeque el espcimen est$ a"sor"iendo humedad del aire antes de la determinación de su peso seco'

mseca+recip.=117.9gr .

mrecip.=30.9 gr .

mseca=87gr .

CALCULOS

Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente #órmulaB

W =104.2−87

87×100

W =19.77

W =20

Q l t id d h d d IP Q ) d l


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Q1 R es el peso de tara m$s el suelo h&medo, en gramos

Q0 R es el peso de tara m$s el suelo secado en homo, en gramosB

Qt R es el peso de tara, en gramos

REPORTE

El reporte de"er$ incluir lo siguienteB

; La identi#icación de la muestra Imaterial ensayada, tal como el n&mero de la per#oración, n&merode muestra, n&mero de ensayo, n&mero de contenedor, etc'

; ndicar s se e@cluyó alg&n material del espcimen de ensayo'

; El contenido de agua del espcimen con apro@imación al 1P ó al 4'1P, como sea apropiadodependiendo de la mnima muestra usada' Si se usa este mtodo conuntamente con alg&n otromtodo, el contenido de agua del espcimen de"er$ reportarse al valor requerido por el mtodo deensayo para el cual se determinó el contenido de humedad'

; ndicar si el espcimen de ensayo tena un peso menor que el indicado en a"la 7 1

; ndicar si el espcimen de ensayo contena m$s de un tipo de material Iestrati#icado, etc''

; ndicar el mtodo de secado si es di#erente del secado en horno a 114 >C m$s o menos = >C'


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PRECISION Y E8ACTITUD

E&ac'i'-d'- 7o e@iste valor de re#erencia aceptado para este mtodo de ensayo% por consiguiente,no puede determinarse la e@actitud'

Precii9n:)recisión de un perador- Simple'- El coe#iciente de variación de un operador simple se encontróen 0':P' )or consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos apropiadamente por el mismooperador con el mismo equipo, no de"eran ser considerados con sospecha si di#ieren en menos del:'5P de su media'

)recisión .ultila"oratorio'- El coe#iciente de variación multila"oratorio se encontró en ='4P' )or consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos por di#erentes operadores usando equiposdi#erentes no de"eran ser considerados con sospecha a menos que di#ieran en m$s del 1H'4 por ciento de su media'

SUERENCIAS

; Los recipientes y sus tapas de"en ser hermticos a #in de evitar prdida de humedad de lasmuestras antes de la pesada inicial y para prevenir la a"sorción de humedad de laatmós#era despus del secado y antes de la pesada #inal' Se usa un recipiente para cadadeterminación'

; El cam"io de humedad en suelos sin cohesión puede requerir que se muestree la sección

completa' el material est$ estrati#icado Io se encuentra m$s de un tipo de material, se

seleccionar$ un espcimen promedio, o especmenes individuales, o am"os' Los

especmenes de"en ser identi#icados apropiadamente en #ormatos, en cuanto a su

u"icación, o lo que ellos representen'

; )ara prevenir la me!cla de especmenes y la o"tención de resultados incorrectos, todos loscontenedores, y tapas si se usan, de"eran ser enumerados y de"eran registrarse los

n&meros de los contenedores en los #ormatos de la"oratorio' Los n&meros de las tapasde"eran ser consistentes con los de los contenedores para evitar con#usiones'

; )ara acelerar el secado en horno de grandes especmenes de ensayo, ellos de"eran ser colocados en contenedores que tengan una gran $rea super#icial Itales como ollas y elmaterial de"era ser #ragmentado en agregados m$s pequeños'

; En la mayora de los casos, el secado de un espcimen de ensayo durante toda la noche Ide10 a 12 horas es su#iciente' En los casos en los que hay duda so"re lo adecuado de unmtodo de secado, de"er$ continuarse con el secado hasta que el cam"io de peso despusde dos perodos sucesivos Imayores de 1 hora de secado sea insigni#icante Imenos del 4'1P' Los especmenes de arena pueden ser secados a peso constante en un perodo de Hhoras, cuando se use un horno de tiro #or!ado'

; /esde que algunos materiales secos pueden a"sor"er humedad de especmenesh&medos, de"er$n retirarse los especmenes secos antes de colocar especmenes

h&medos en el mismo horno' Sin em"argo, esto no sera aplica"le si losespecmenes secados previamente permanecieran en el horno por un perodo detiempo adicional de 12 horas'

; Colocar las muestras en un desecador es m$s acepta"le en lugar de usar las tapashermticas ya que reduce considera"lemente la a"sorción de la humedad de laatmós#era durante el en#riamiento especialmente en los contenedores sin tapa'


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MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PESO VOLUMETRICO DE SUELOSCOHESIVOS

a .arco teóricoB

• El peso volumtrico es la relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de

masa' Se consideran las tres #ases del suelo'

•

γ m=Wm

Vm Wm= Peso de la masa Vm=Volumendemasa

• Es la densidad del suelo, se le conoce tam"in como peso unitario ó como peso

espec#ico de masa'

• Esquema de #acesB

(ol)menes *ases Pesos

(

m

(

&ac+

os

(a *ase

,aseo

sa

-a

./

-

m

(

0

*ase

li1uid

a

-0

(s (s *ase

solida

-s

γ m=Wm

Vm

a .aterialesB

i )ro"eta graduada de 1444 ml'

ii ?alan!a

iii )ipeta

iv Esp$tulas

v )ara#ina

vi Estu#a

vii Canastilla


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" )rocedimientosB

i allar la muestra, de modo que pueda ingresar en la pro"eta sin ser #or!ada'

234

ii )esar la muestra tallada' I1:5'8 gr' R Qm

234iii Cu"rirla muestra con una delgada capa de para#ina

234


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iv )esar la muestra con la para#ina' I150'2 gr'

v

vi Llenar la pro"eta con agua hasta un volumen inicial conocido'234 (olumen inicial5567/ ml8&ii4Introducir la muestra 'ara9nada en la 'robeta# esta accin 'roducirá

un des'la;amiento del &olumen 4

&iii4 Calcular el &olumen de la muestra234

∆ V =V suelo∗ parafina 5555555588 ∆ V =105ml

2>4 V suelos=V parafina∗suelo−V parafina 55

V suelos=105ml .−4.94ml .=100,06ml .

i?4 (olumen de 'ara9na utili;ada:


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234 V parafina=W parafina/γ parafina 58

0.87ml .

V parafina=4.3gr ./¿ @,4.8B ml8

2>4 W parafina=W suelo∗ parafina−W suelo 58

V suelos=105ml .−4.94ml .=100,06ml .

?4 Calculamos

234 P .V .=W suelo

∆ V −V parafina 5555558 P .V .=

178.3 gr .

100,06ml .=1.78

gr .

ml .

c4 Al 'esar la muestra en a,ua obtu&imos 7 ,r8 En sumersin8

i4


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MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PESO ESPEC;FICO O RAVEDADESPEC;FICA

Objetivo:

Se utili!a para determinar el peso espec#ico de los suelos y del relleno mineral I#iller por medio de

un picnómetro' Cuando el suelo est$ compuesto de partculas mayores que el tami! de 0'85mm

I7>5, se utili!ara el mtodo de ensayo correspondiente para determinar el peso espec#ico y la

a"sorción del agregado grueso' Cuando el suelo esta compuesto tanto por partculas mayores y

menores se utili!an mtodos correspondientes a cada porción como lo esta"lece la ley'

Aparatos:

• Frasco volumtrico Ipicnómetro de 144 a =44 cm8 de capacidad'

• ?om"a de vaco, con tu"eras y uniones, o en su de#ecto un mechero o

un dispositivo para hervir el contenido del picnómetro'

• (orno o estu#a, capa! de mantener temperaturas uni#ormes y

constantes hasta 114 con =>C de variación Ica"e resaltar que en el

ensayo no se esperó 0H horas como normalmente sera de esperar'• ?alan!as, una con capacidad de 1044g y sensi"ilidad de 4'41g , otra

con capacidad de 044g y sensi"ilidad de 4'441g'

• )ipeta

• ermómetro graduado, con una escala de 4 a =4 >C y precisión de

4'1>C'

• Capsula de evaporación'

• ?año de aguaI"año .ara

• +uantes de as"esto

• amices 7>5 y 7>H'

Ca"e recalcar que muchos de estos no se usaron en nuestro la"oratorio yaque las muestras ya esta"an preparadas, adem$s no esperamos a secarlas

sino que se nos dieron datos #inales'

Definición:


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)eso espec#icoB Es la relación entre el peso en el aire de un cierto volumen de solidos a una

temperatura dada y el peso en el aire del mismo volumen de agua destilada, a la misma temperatura'

Preparación de la muestra:

-La muestra puede ensayarse a su humedad natural, o puede secarse con la estu#a , pero los que

tiene alto contenido de materia org$nica, son muy di#ciles de rehumedecer despus de que se han

secado al horno' Estos suelos pueden ser ensayados sin ha"erse secado previamente en el horno'

-Cuando la muestra contenga partculas de di$metros mayores y menores que la a"ertura del tami!

7>5' La muestra de"e ser separada por dicho tami! y de"e determinarse el peso espec#ico de la

#racción #inal' )ara esto el valor del peso espec#ico para la muestra total viene dado por la siguiente

e@presiónB

GT = 100

%Pasante del.. N °8

Gs+

Retenido en el N ° 8

Ga

Dónde:

GT = Peso especificototal

Gs= Peso especifico de los solidos ( pasaeltami! N° 8 )

Ga= Pesoespecifico aparente (retenido en eltami! N °8 )

Procedimiento:

)ara suelos con humedad natural:

• Anótese en una plantilla de datos toda la in#ormación concerniente a la muestra comoB o"ra,

7> de sondeo, 7> de la muestra y cualquier otro dato pertinente'

• Colóquese en la capsula de evaporación una muestra representativa del suelo' La cantidad

necesaria se escoger$ de acuerdo con la capacidad del picnómetro'

Capacidad del picnómetro (cm3) Cantidad requerida aproximadamente

(g)


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100 25-35

250 55-65

500 120-130

• Empleando una esp$tula, m!clese el suelo con su#iciente agua destilada o desminerali!ada,

hasta #ormar una masa pastosa, colóquese luego la me!cla en el picnómetro y llenar con

agua hasta apro@imadamente la mitad del #rasco'

• )ara remover el aire, conectamos el picnómetro a la linea de vaco hasta tener una presión

a"soluta no mayor a 144 mm de mercurio'

Como proceso alternativo, el aire puede ser removido calentando por un periodo de 14 minutos,

rotando ocasionalmente el picnómetro para #acilitar la e@pulsión del aire'

• Llnese el picnómetro con agua destilada hasta que el #ondo del menisco coincida con la

marca de cali"ración, y usando un papel a"sor"ente con cuidado retirar la humedad de la

parte interior del picnómetro'

• rans#erimos a una capsula de evaporación'

• Lavamos el picnómetro hasta que no quede muestra y despus introducimos la capsula de

evaporación con la muestra en una estu#a a 14= O- =>C'

• Anotamos todos los resultados'

• Suelos secados a la estu#a' El procedimiento para determinar el peso espec#ico de los

sólidos en suelos secados al horno de"emos de seguir lo siguienteB

• Anotamos todo en la planilla para identi#icar la muestra'

• Secamos el suelo al horno, o"viamente horno a temperatura constante, Sacamos la muestra

de la estu#a y deamos en#riar a temperatura del la"oratorio hasta que sea pesada'

• Llnese el picnómetro hasta la mitad de su contenido con agua destilada sin "ur"uas de

aire y dese reposar la suspensión durante la noche,

• E@traemos el aire atrapado dentro de la suspensión del suelo en agua por uno de los dos

mtodos'

• Si la e@tracción de aire se reali!ó calentando la suspensión, deese en#riar el picnómetro y

su contenido durante la noche'

• ealcense los pasos su"siguientes del ensayo en la misma #orma que los indicados para

suelos a su humedad natural'• Anótese todos los datos en la planilla'

Cálculos:


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G"=W # × $

W #+W 2−W 1

TR Factor de corrección

Q0R )eso del picnómetro m$s agua

QR)eso del suelo seco

Q1R)eso del picnómetroOaguaOsuelo R0=>C

G"= 38.7×0.99884

38.7+655.8−680.3

G"=2.7222

Sugerencias:

• Se de"e evitar el uso de agua que contenga solidos disueltos' Es esencial que se use agua

destilada o desminerali!ada'

• Dna gota de agua puede hacer que se cometa un error de 4'4=g' Este error puede ser

minimi!ado tomando el promedio de varias lecturas a la misma temperatura'

•El secado de ciertos suelos a 114>C, puede causar la prdida del agua a"sor"ida y decristali!ación, en tales casos, el secado se har$ a una temperatura de 24>C y se recomienda

aplicar una presión de vacio mas "aa'

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Humedad de suelo suelto