contenido de humedad
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN-TARAPOTO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
MECÁNICA DE SUELOS I
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 2
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
Y
GRAVEDAD ESPECÍFICA
DOCENTE :
ING. CARLOS SEGUNDO HUAMAN TORREJON
RESPONSABLES:
HELENY DEL CARMEN CHÁVEZ RAMÍREZ
CÓDIGO:
053155
SEMESTRE : 2007-II
TARAPOTO-PERÚ
2008
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INTRODUCCION
Al iniciar una construcción, siempre debemos tener en cuenta uno de los factores
principales que la afectan: el terreno.
El terreno al que los cimientos traspasan la carga de las edificaciones debe contar con
ciertas características de resistencia, compresibilidad y humedad.
Sin embargo, las características de un suelo a otro varían de forma impresionante, esto
por los diferentes componentes que conforman los suelos.
Así pues es de suma importancia realizar un estudio de Mecánica de Suelos cada vez
que se tenga proyectada una construcción.
El suelo como se conoce presenta poros, los cuales se encuentran en la intemperie y
pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran
importancia ya que con él podríamos saber si el suelo nos aporta agua a la mezcla.
Es por eso que es importante realizar ensayos para determinar el grado de humedad de
un suelo. Como es el caso, en nuestro laboratorio utilizaremos muestras de suelo que
están parcialmente secos (al aire libre) para la determinación del contenido de humedad
total del suelo. Este método consiste en someter una muestra de suelo a un proceso de
secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su porcentaje de
humedad total.
Así también realizaremos el ensayo de Gravedad especifica, el cual nos permite hallar
la cantidad de vacíos que hay en un determinado suelo, y es tal vez el más importante de
las practicas realizadas en el laboratorio, ya que nos permite clasificar un suelo.
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OBJETIVOS
GENERALES
Determinación del contenido de humedad (agua) por masa en una muestra de
suelo mediante secado al horno e interpretar el valor.
Hallar valores de gravedad especifica de un suelo determinado.
ESPECÍFICOS
Determinar el contenido de la humedad total para asegurar la calidad y
uniformidad dadas al producir la mezcla de concreto.
Conocer el uso del calor, como el medio más apropiado para hacer la extracción
de la humedad en agregados.
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INFORME Nº 2
PARTE 1:
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
1.1.- BASE TEORICA
Los suelos pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionado
con la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los
poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros.
Las partículas de suelo pueden pasar por cuatro estados, los cuales se describen a
continuación:
Totalmente seco. Se logra mediante un secado al horno a 110°C hasta que el
suelo tenga un peso constante. (generalmente 24 horas).
Parcialmente seco. Se logra mediante exposición al aire libre.
Saturado y Superficialmente seco. (SSS). En un estado límite en el que el suelo
tiene todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos.
Este estado sólo se logra en el laboratorio.
Totalmente Húmedo. Toda la muestra de suelo esta llena de agua y además
existe agua libre superficial.
El contenido de humedad en los suelos se puede calcular mediante la utilización de la
siguiente fórmula:
w % =(Ww/ Ws) x 100
Donde:
W%: es el contenido de humedad [%]
Ww: es la masa inicial de la muestra [g]
Ws : es la masa de la muestra seca [g]
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1.2.- MATERIALES Y EQUIPOS
Horno de secado (estufa).- Controlado por termostato, capaz de mantener una
temperatura uniforme de 110 +/- 5 ºC.
Balanza de 0.01g de precisión para muestras de hasta 200g de masa o balanza
de 0.1g de precisión para muestras de más de 200g de masa.
Desecador conteniendo sílica gel.- Se debe verificar que la sílica gel presente el
color adecuado (i.e. azul).
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Contenedores.- Deben ser claramente identificables y se requerirá de un
contenedor por cada determinación de contenido de humedad.
Equipo de manipuleo, como:
Guantes de asbesto
Espátula y cucharas
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1.3.- MUESTRA A ENSAYAR
A no ser que se indique lo contrario, se adoptaran las cantidades mínimas de material
estipuladas por norma para obtener resultados con una precisión de +/- 0.1%(tabla 1).
Tabla 1. Masa mínima de muestra requerida según tamaño máximo de
partícula
(Adaptado de ASTM 1999).
Tamaño máximo de
partícula (mm.)
Tamiz Masa de muestra mínima
(g)
2.00 o menos Nº 10 20
4.75 Nº4 100
9.50 3/8 pulg. 500
19.00 ¾ pulg. 2500
37.50 1 ½ Pulg. 10000
75.00 3 pulg. 50000
Las muestras deben estar claramente identificadas y su obtención deberá seguir los
siguientes criterios:
- Si la muestra se encuentra en estado disturbado y es posible de
manipular, seleccionar la cantidad necesaria.
- Si la muestra no puede ser mezclada, tomar por lo menos 5 porciones de
material de diferentes lugares y combinarlos solo para el ensayo.
- Si la muestra se obtiene de cuchara muestreadora o similar, tomar la
parte mas representativa de la muestra. Si se observan diferentes estratos
tomar una muestra promedio o muestras individuales de cada estrato.
Casos Especiales
Si se tratase de muestras de suelo con contenido de materia orgánica (i.e arcillas
orgánicas o limos orgánicos) se debe seguir el procedimiento ASTM D2974-87.
En suelos residuales no es aplicable este ensayo convencional, pues parte de la humedad
esta presente como agua de cristalización, dentro de la estructura de los minerales de las
partículas de suelo. Parte de esta humedad puede ser removida si es secado a la
temperatura de 110 ± 5ºC y no solo la humedad libre (Fourie 1997).
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1.4.- PROCEDIMIENTO
1) Se pesa el contenedor a usar, el cual debe estar completamente limpio y seco,
anotar dicha masa.
2) Seleccionar la muestra del suelo que represente el contenido total de humedad de
la muestra.
3) Colocar la muestra en el contenedor y tapar este.
4) Determinar, en la balanza, la masa del contenedor más la muestra húmeda.
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5) Destapar el contenedor y poner la tapa debajo de él.
6) Introducir el contenedor más la muestra húmeda en el horno. El tiempo de
permanencia en el horno será de 24 horas.
7) Extraer el contenedor con la muestra del horno, tapar el contenedor y dejar
enfriar en el desecador hasta alcanzar temperatura ambiente.
8) Determinar la masa del contenedor con la muestra seca, utilizando la misma
balanza.
9) Repetir este procedimiento en tres muestras correspondientes al mismo suelo.
Siendo el promedio aritmético el resultado de los tres ensayos.
Nota: Se recomienda que todos los recipientes que se utilizan estén numerados y sus
pesos calculados anticipadamente.
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1.5.- CÁLCULOS
Los datos obtenidos del procedimiento del ensayo son los siguientes:
Peso del contenedor (tarro) -(g)
Ensayo Nº 1: 58.57
Ensayo Nº 2: 59.06
Ensayo Nº 3: 58.52
Peso de la muestra húmeda + peso del contenedor (tarro) – (g)
Ensayo Nº 1: 160.34
Ensayo Nº 2: 167.37
Ensayo Nº 3: 160.61
Peso de la muestra seca + peso del contenedor (tarro)-(g)
Ensayo Nº 1: 157.71
Ensayo Nº 2: 164.59
Ensayo Nº 3: 157.96
Cálculo del peso de la muestra húmeda-(g)
Ensayo Nº 1: 160.34 - 58.57 = 101.77
Ensayo Nº 2: 167.37 - 59.06 = 108.31
Ensayo Nº 3: 160.61 - 58.52 = 102.09
Cálculo del Peso de la muestra seca -(g)
Ensayo Nº 1: 157.71 - 58.57 = 99.14
Ensayo Nº 2: 164.59 - 59.06 = 105.53
Ensayo Nº 3: 157.96 - 58.52 = 99.44
Cálculo del peso del agua-(g)
Ensayo Nº 1: 160.34 - 157.71 = 2.63
Ensayo Nº 2: 167.37 - 164.59 = 2.78
Ensayo Nº 3: 160.61 - 157.96 = 2.65
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Cálculo del porcentaje de humedad- (%)
Ensayo Nº 1: 2.63 / 157.71 * 100 = 2.65
Ensayo Nº 2: 2.78 /164.59 * 100 = 2.63
Ensayo Nº 3: 2.65 /157.96 *100 = 2.66
1.6.- PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
CONTENIDO DE HUMEDAD
OBJEFIVO: Calcular el contenido de humedad de la muestra de suelo
CANTERA : Cumbaza ( Prolongación Alfonso Ugarte)
HOJA DE DATOS
DESCRIPCION ENSAYO PROMEDIO
1 2 3
# tarro 1 2 3
1. Peso del tarro (grs) 58.57 59.06 58.52 58.72
2. Peso de la muestra humeda + tarro (grs) 160.34 167.37 160.61 162.77
3. Peso de la muestra seca + tarro (grs) 157.71 164.59 157.96 160.09
4. Peso de la muestra humeda (grs) = (2-1) 101.77 108.31 102.09 104.06
5. Peso de la muestra seca (grs) = (3-1) 99.14 105.53 99.44 101.37
6. Peso del agua (grs) = (4-5) 2.63 2.78 2.65 2.69
7. Porcentaje de humedad = (6/5*100) 2.65 2.63 2.66 2.65
1.7.- CONCLUSIONES
Según el dato obtenido en el ensayo concluyo que el contenido de humedad de la
muestra se encuentra entre los parámetros del 0 al 10 %, ya que obtuve el 2.65% de
contenido de humedad en mi muestra; por lo tanto se deduce que la muestra esta en
estado seco.
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PARTE 2:
DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA
2.1.- BASE TEORICA
La gravedad especifica esta definida como el peso unitario del material dividido por el
peso unitario del agua destilada a 4 grados centígrados. Se representa la Gravedad
Especifica por Gs, y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de
la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de
material y agua.
Gs = Ws/v / Ww/v
2.2.- MATERIALES Y EQUIPOS
Picnómetro.- Con una capacidad de 500ml.
Horno de secado (estufa).- Controlado por termostato, capaz de mantener una
temperatura uniforme de 110 +/- 5 ºC.
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Balanza de 0.01 de precisión, con capacidad para 1 000g.
Desecador conteniendo sílica gel.- Se debe verificar que la sílica gel presente el
color adecuado (i.e. azul).
Termómetro de 0.1 ºC de precisión.
Bomba de vacío
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Tamiz Nº 4 (abertura de 4.75 mm)
Conservadora
Batidora de suelo
Embudo
Papel absorbente
Recipiente capaz de contener agua
Agua desaireada y trozo de plastoformo
Equipo de manipuleo, como:
Guantes de asbesto
Espátula y cucharas
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2.3.- MUESTRA A ENSAYAR
2.3.1. Tamaño Máximo de Partícula
La muestra debe ser tamizada a través del tamiz Nº 4, tomándose la porción que pasa
como muestra a ser empleada en el ensayo. En caso de que un porcentaje del suelo sea
retenido en el tamiz Nº 4, esta porción deberá ser analizada mediante el procedimiento
ASTM C127 u otro equivalente.
2.3.2. Cantidad de muestra
La masa de la muestra representativa del suelo secada al horno deberá corresponder al
rango presentado en la Tabla 1, encontrándose esta en función de suelo.
2.4.- CALIBRACIÓN DEL PICNOMETRO
1. Determinar y registrar la masa del picnómetro limpio y seco (Fig. 1). Realizar el
proceso 5 veces, la desviación estándar de los valores debe ser menor o igual que 0,02
g. El promedio de los valores será registrado como la masa del picnómetro, Mp
Figura 1. Determinación de la masa del Picnómetro.
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2. Llenar el picnómetro con agua deaireada hasta rebasar la marca de calibración, ver el
procedimiento de llenado del picnómetro en el punto 7 del acápite 5. El agua deaireada
no debe ser utilizada hasta que esta no adquiera la temperatura del cuarto donde se
realiza la calibración.
Figura 2. Equipo en el contenedor
3. Introducir a la conservadora el picnómetro, termómetro, el tapón del picnómetro y
agua deaireada en una botella (Fig. 2). Dejar que el picnómetro entre en equilibrio
térmico (por al menos 3 h) a una temperatura de entre 15 a 30 ºC. Pueden introducirse
en un mismo contenedor hasta seis picnómetros a la vez.
4. Extraer un picnómetro, tomando este por la parte superior del cuello para no alterar la
temperatura del agua en él. Colocarlo sobre plastoformo.
5. Utilizando el papel absorbente, ajustar el nivel del agua en el picnómetro hasta que la
parte inferior del menisco coincida con la marca de graduación (Fig. 3).
Figura 3. Absorción del agua sobrante.
6. Determinar y registrar la masa del picnómetro lleno de agua, Mpw,c, con una
precisión de 0.01 g (Fig. 4).
Figura 4. Pesada Picnómetro más agua.
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7. Extraer el termómetro de la conservadora e insertar este en el agua contenida en el
picnómetro hasta una profundidad de 25 a 80 mm. Determinar y registrar la temperatura
del agua en el picnómetro, Tb, con una precisión de 0.1 ºC (Fig. 5).
Figura 5. Toma Temperatura
8. Repetir los pasos del 2 al 6 hasta obtener cinco medidas independientes para cada
picnómetro que esté siendo calibrado.
9. Utilizando cada uno de los cinco datos, calcular el volumen de cada picnómetro, Vp,
con la ayuda
de la siguiente ecuación.
Donde:
ρw,c = densidad por masa del agua a la temperatura de calibración [g/mL] (tabla 2).
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2.5.-PROCEDIMIENTO
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2.6.- PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
GRAVEDAD ESPECÍFICA
OBJETIVO: Calcular la gravedad específica de la muestra de suelo
CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
DATOS DEL ENSAYO
RESULTADO
2.7.- CONCLUSIONES
De acuerdo al dato obtenido en el ensayo, 2.68 de gravedad específica de la muestra, se
concluye que el tipo de suelo ensayado es una arcilla (CH.
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RECOMENDACIONES
Tener mucho cuidado y precisión al momento de pesar la muestra para tener un margen
de error muy pequeño, también usar con cuidado los equipos a utilizarse y después de
cada ensayo lavarlos y limpiarlos para su mantenimiento. La recolección de muestras
deber ser puestas en bolsas impermeables para poder obtener un contenido de humedad
aproximado al de su estado natural, el saturado debe estar a una temperatura ambiental
sin interrupciones. Tener mucho cuidado al emplear la fiola pues, es un instrumento que
al momento de girarlo muy fuerte puede ocurrir un accidente.
BIBLIOGRAFIA
http://ingenieracivil.blogspot.com/2007/05/gravedad-especifica.html
http://www.labsuelosuni.edu.pe/ensayoslab.php
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termoestatica/lb01_densidad.php
http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/17hoja.html