INFORME DE MECANICA DE SUELOS = CONTENIDO DE HUMEDAD

INFORME :CONTENIDO DE HUMEDAD

DOCENTE:ING: JULIO RIVASPLATA ALUMNOS: Castillo Nima Jhonny Quispe Cirilo Joel Rojas Bocanegra Paola Rojas Jarcia Alexandre Velsquez Arellano Williams

Nuevo Chimbote - Per 20/05/2013

INDICE INTRODUCCION....... 2 OBJETIVOS 3 MARCO TEORICO. 3 EQUIPOS Y MATERIALES.. 11 PROCEDIMIENTO 13 DATOS Y OBSERVACIONES.. 15 RESULTADOS 16 RECOMENDACIONES 19 CONCLUSIONES Y DISCUSIONES..... 20 BIBLIOGRAFIA 21 ANEXOS. 22

INTRODUCCION

Los agregados poseen un grado de humedad debido a que tienen poros, los cuales pueden contener agua. Conocer el grado de humedad existente en los agregados es de gran importancia ya que a travs de ello podemos saber la cantidad de agua que debemos aportar a la mezcla para la elaboracin del concreto. Para determinar el grado o contenido de humedad total en los agregados debemos, en el laboratorio, utilizar muestras de agregados que estn parcialmente secos (al aire libre).Para ello utilizaremos un mtodo que consiste en someter las muestras de agregado a un proceso de secado. Posteriormente comparamos su peso antes y despus de realizar el proceso y de esta forma determinar el porcentaje humedad de la muestra que estamos analizando.

Finalmente mediante el presente informe detallaremos paso a paso el proceso a realizar para determinar el porcentaje de humedad en los agregados, lo cual ser de gran importancia para el desarrollo del presente curso.

LABORATORIO N 1: CONTENIDO DE HUMEDADI.- OBJETIVOSI.1.-OBJETIVO GENERAL: Determinar la calidad de un suelo que va servir como terreno de fundacin en la construccin de una obra de ingeniera civil, de acuerdo a la medicin de pesos y volmenes.

I.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS: Cuantificar el contenido de humedad de un suelo. Determinar las propiedades de un suelo en laboratorio. Conocer y distinguir las fases de un suelo.

II.- MARCO TERICO:II.1. Fases del suelo:

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la slida, la lquida y la gaseosa. La fase slida est formada por las partculas minerales del suelo (incluyendo la capa slida adsorbida); la lquida por el agua (libre, especficamente), aunque en los suelos pueden existir otros lquidos de menos significacin; la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhdrido carbnico, etc.). La capa viscosa del agua adsorbida que presenta propiedades intermedias entre la fase slida y lquida, suele incluirse en esta ltima pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporacin (secado).Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vaco, mientras que la fase slida constituye el Volumen de los slidos.Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular, de slo dos fases, la slida y la lquida. Muchos suelos yacentes bajo el nivel fretico son totalmente saturados.Algunos suelos contienen, adems, materia orgnica en diversas formas y cantidades; en turbas, estas materias predominan y consisten en residuos vegetales parcialmente descompuestos.Aunque el contenido de materia orgnica y las capas adsorbidas son muy importantes desde el punto de vista de las propiedades mecnicas del suelo, no es preciso considerarlos en la medicin de pesos y volmenes relativos de las tres fases principales; su influencia se toma en cuenta ms fcilmente en etapas posteriores del estudio de ciertas propiedades de los suelos.En el laboratorio podremos determinar fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno y el peso especfico relativo de los suelos. Estas magnitudes no son empero, las nicas cuyo clculo es necesario; es preciso obtener relaciones sencillas y prcticas, a fin de poder medir algunas otras magnitudes en trminos de stas. Estas relaciones, de tipo volumtrico y gravimtrico, son de mayor importancia para la aplicacin de la teora y su dominio debe considerarse indispensable.La Fig. 1 representa el esquema de una muestra de suelo, en el que aparecen las fases principales, as como los conceptos de uso ms comn, con los smbolos que se indicarn en lo que sigue:

Fig. 01 (Esquema de muestra de suelo, para la indicacin de smbolos usados)

Dnde:Vm = Volumen total de la muestra de suelo (volumen de masa).Vs = Volumen de la fase slida de la muestra (volumen de slidos).Vv = Volumen de los vacos de la muestra de suelo (volumen de vacos).Vw = Volumen de la fase slida contenida en la muestra (volumen de agua).Va = Volumen de la fase gaseosa de la muestra (volumen de aire).Wm = Peso total de la muestra del suelo (peso de la masa).Ws = Peso de la fase slida de la muestra de suelo (peso de los slidos).Ww = Peso de la fase lquida de la muestra (peso del agua).Wa = Peso de la fase gaseosa de la muestra.

Existe un problema para definir el peso de slidos, o sea del suelo seco, obtenido eliminando la fase lquida. El problema proviene de hecho de que la pelcula de agua absorbida no desaparece por completo al someter al suelo a una evaporacin en horno, a temperaturas prcticas; la cuestin est convencionalmente resuelta en el curso, al definir al estado seco de un suelo que se obtiene tras someter el mismo a un proceso de evaporacin en un horno, con temperaturas de 105 C a 110 C y durante un perodo suficiente para llegar a peso constante, lo que se logra generalmente en 18 a 24 horas.

II. 2. Relaciones de peso y volmenes:

En el curso se relaciona el peso de las distintas fases con sus volmenes correspondientes, por medio del concepto de peso especfico, es decir de la relacin entre el peso de la sustancia y su volumen.

Se distinguen los siguientes pesos especficos:

= Peso especfico del agua destilada.= Peso especfico del agua en las condiciones reales de trabajo; su valor a veces difiere poco del y en muchas cuestiones prcticas ambas son tomadas como iguales.= Peso especfico de la masa del suelo. Por definicin se tiene:

(1-1) = Peso especfico de la fase slida del suelo.

(1-2)El peso especfico relativo se define como la relacin entre el peso especfico de una sustancia y el peso especfico del agua, destilada y sujeta a una atmsfera de presin.En sistemas de unidades apropiados, su valor es idntico al mdulo del peso especfico, correspondiente, segn se desprende de lo anterior.

Se distinguen los siguientes pesos especficos relativos.

= Peso especfico relativo de la masa del suelo. Por definicin:

(1-3)

= Peso especfico relativo de la fase slida del suelo, para el cual se tiene:

(1-4)

II.3. Relaciones fundamentales:Las relaciones que se dan son importantes, para el manejo comprensible de las propiedades mecnicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido fsico; es imprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de la Mecnica de suelos.

a) Se denomina Relacin de vacos, Oquedad o ndice de poros a la relacin entre el volumen de los vacos y el de los slidos de un suelo: (1-5)La relacin puede variar tericamente de 0 (Vv = 0) a (valores correspondiente a un vaco). En la prctica no suelen hallarse valores menores de 0.25 (arenas muy compactas con finos) ni mayores de 15, en el caso de algunas arcillas altamente comprensibles.

b) Se llama porosidad de un suelo a la relacin entre su volumen de vacos y el volumen de su masa. Se expresa como porcentaje:

(1-6)

Esta relacin puede variar de 0 (en un suelo ideal con slo fase slida) a 100 (espacio vaco). Los valores reales suelen oscilar entre 20% y 95%.

c) Se denomina grado de saturacin de un suelo a la relacin entre su volumen de agua y el volumen de sus vacos. Suele expresarse tambin como un porcentaje:

(1-7)

Vara de 0 (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado).

d) Se conoce como contenido de agua o humedad a un suelo, la relacin entre el peso de agua contenida en el mismo y el peso de fase slida. Suele expresarse como un porcentaje:

(1-8)

Vara tericamente de 0 a . En la naturaleza la humedad de los suelos vara entre lmites muy amplios. En arcillas japonesas se han registrado contenidos de agua 1200-1400%, si bien estos valores son excepcionales. En Mxico, existen valores de 1000% en arcillas procedentes de la regin sureste del pas.En el valle de Mxico son normales humedades de 500-600%.

e) El grado de saturacin de aire es una magnitud de escasa importancia prctica, respecto a las anteriores relaciones. Se define:

(1-9)

II.4. Correlacin entre la relacin de vacos y la porosidad:Considrese una muestra de suelo en representacin esquemtica, adoptando arbitrariamente el valor de unidad para el volumen de slidos; los dems conceptos aparecen calculados con base en ese dato de partida, aplicando las definiciones correspondientes. Lo anterior equivale a calcular todos los conceptos referidos a una

Escala de unidades tal que en ella se tenga Vs=1, Por ejemplo, si Vs=1, el Ws puede calcularse con la expresin (1-4) ligeramente modificada:

y teniendo en cuenta la (1-8), en forma decimal, se tiene , tal como aparece en el esquema.

Aplicando la definicin de Porosidad:

La expresin (1-10) anterior da una correlacin importante entre la Relacin de Vacos y la Porosidad de un suelo.

De (1-10) se deduce de inmediato que:

Podra presentarse la cuestin de cul sea la razn para usar dos relaciones para describir la magnitud del volumen de vacos dentro de la muestra de suelo. En efecto, tanto la Relacin de Vacos como la Porosidad, cubren tal finalidad. El trmino porosidad es ms antiguo y se ha usado en diferentes campos de la ingeniera civil; la Mecnica de suelos lo ha preferido en lo referente a arenas. Para suelos comprensibles (arcillas) es de inters conocer la disminucin del volumen de vacos bajo la influencia de las cargas; en tal caso la porosidad tiene la relacin (Vs), aun para un suelo en compresin. En vista de lo anterior, Terzaghi consider oportuno introducir el concepto de relacin de vacos, originalmente para suelos finos; hoy, el concepto se ha hecho de uso general.

II.5. Frmulas ms tiles referentes a suelos saturadosVarias relaciones utilsimas referentes a suelos saturados pueden obtenerse de los esquemas mostrados en la Fig. 02. El (a) est formado partir de la adopcin del valor unidad para el volumen de slidos, como antes lo hizo; en el (b) se tom como unitario el volumen de masa, en forma anloga.

Fig. 02 (Esquemas para la indicacin de correlaciones en suelos saturados)De (a), usando (3-8), se puede obtener

Que es una relacin fundamental en suelos saturados.Usando (3-1) y (3-3) en (a) y (b) puede obtenerse

Formulas muy usadas para el clculo de los pesos especficos en funcin de diferentes datos muy comunes en la prctica.

II.6. Frmulas ms tiles referentes a suelos parcialmente saturados.En la Fig. 03 aparecen dos esquemas de suelos parcialmente saturados; el (a) es anlogo al d En la Fig. 02 y el (b) esta obtenido haciendo unitario el peso de los slidos.

Figura 03 (Esquemas para indicacin de correlaciones en suelos parcialmente saturados).

En (b), al considerar unitario a , el peso resulta ser numricamente igual al contenido del agua por definicin de este concepto.Aplicando a los esquemas (a) y (b) de la Fig. 03 las definiciones (3-1), (3-3) y (3-7) se tiene:

La ecuacin (3-17) es la rplica en suelos no saturados de la (3-12), valida nicamente para suelos totalmente saturados.

II. 7. Peso especfico seco y saturadoEl primero es un valor particular de para el cas en que el grado de saturacin del suelo sea nulo:

El peso especfico saturado es el valor de cuando =100%

II.8. Suelos sumergidosAtencin especial debe darse al clculo de pesos especficos de suelos situados bajo el nivel fratico.En tal caso, el empuje hidrosttico ejerce influencia en los pesos, tanto especficos como especficos relativos.El peso especfico relativo de la materia slida sumergida vale 1Pues el empuje hidrosttico neto es el peso en agua del volumen desalojado por los slidos.Anlogamente 1Los pesos especficos correspondientes son: En la Fig. III-3 puede obtenerse, teniendo en cuenta las formulas anteriores, que:

Y tambin

Las formulas (3-23) y (3-24) son muy usadas para el clculo de los pesos especficos sumergidos.Ntese que en lo anterior los suelos sumergidos como saturados; eso es razonable en la gran mayora de los casos, dada su posicin bajo el nivel fretico.

III.-EQUIPOS Y MATERIALESFiola Muestreador

Balanza Gotero

Tara

Materiales

Agua destilada

Arena (muestra)

IV. PROCEDIMIENTO Para obtener la muestra, lo primero que debe hacerse es limpiar el terreno de desechos exteriores como material orgnico que puedan alterar nuestros resultados, evitando perturbar el material que se vaya a muestrear, En arenas saturadas y limos, se deber sacar lentamente la punta para evitar desmoronamientos. Se deber mantener el nivel de agua en el orificio a un nivel mayor o igual que el nivel de aguas freticas (NAF).

No utilizar cualquier tipo de maquina o instrumento que pueda alterar el estado de las formas y dimensiones fsicas de nuestro material a muestrear.

Al hacer la perforacin con el muestreador el tubo debe estar apoyada al nivel o a la misma altura del nivel fretico, este se penetrara mediante movimientos continuos y rpidos sin impacto ni torsin evitando, en ningn caso se deber empujar. En ningn caso el tubo ser empujado ms all de la longitud prevista para la muestra del suelo.

Para suelos duros y para aquellos donde la recuperacin mediante empuje sea pobre, utilizar un martillo para hincar el muestreador, anotando el peso, la altura y el nmero de golpes, y finalmente girarlo al menos un par de veces para cortarlo del fondo. (Ver Fig. 01)

TRANSPORTE Y PESO DE LA MUESTRA

Anotar y medir la longitud de la muestra dentro del tubo y la longitud penetrada en el terreno. Al transportar la muestra proteger los extremos para evitar prdidas de material. Al momento de retirar la capsula, esto se deber realizar cuidadosamente para evitar desmoronamientos, y si es que los hay notar que estos sean mnimos, luego medir la muestra (Ver Fig. 02) Finalmente de esta muestra total, se extraer una muestra representativa mayor a 120 gramos del centro de la calicata (Ver Fig. 03), luego se le echa a una tara (Ver Fig. 04), despus se procede a pesar la muestra en la balanza electrnica (Ver Fig. 05) que ser introducida al horno a una temperatura mayor a 110 C y mnimamente durante 24 horas, para obtener su porcentaje de humedad. (Ver Fig. 06)

UTILIZACIN DE LA FIOLA:

Pesamos la fiola primeramente (Ver Fig. 07) en una fiola se introduce el agua hasta su marca con un gotero observando el menisco (Ver Fig. 08, 09) hasta el ras del menisco (Ver Fig. 10) y se pesa (), mnimo 5 veces para luego obtener el promedio de este peso. (Ver Fig. 11)

Extraemos agua de la fiola (algo ms de la mitad) y vertimos en ella el material secado en el horno ().

Luego damos unos golpes a la base de la fiola para extraer el aire contenido en ella.

Seguidamente se vaciar el contenido de agua y muestra de la fiola en un depsito para dejarlo reposar por 24 horas.

Luego de esas 24 horas se extraer mediante una manguera el agua contenida en ella, evitando extraer algo de material para finalmente llevarlo al horno. Finalmente se pesa la muestra seca que se introdujo al final.

Despus de haber dejado la muestra en el horno por ms de 24 horas pasamos a sacarla para combinarla con el agua . 12.-La muestra lo hacemos pasar por la malla numero 8 VER FIGURA 1213.-Muestra despus de haber pasado por la malla numero 8 VER FIGURA 1314.-Combinamos la muestra con el agua en la fiola despus de haber botado una cierta cantidad de agua VER FIGURA 1415.-Movemos por diez minutos la fiola VER FIGURA 1516.-Dejamos por 5 minutos la fiola dentro del horno VER FIGURA 16Repetimos los dos ltimos pasos por 1 hora17.-Volvemos a enrazar la fiola con agua VER FIGURA 1718.-Por ultimo pesamos la fiola enrazada con todo y muestra VER FIGURA 18V. DATOS Y OBSERVACIONES:

V.1. DATOS:

Peso de Muestra + Peso de Cilindro de Muestreador:595.400 gr. Peso de Cilindro de Muestreador: 79.790 gr. Dimensiones de Cilindro de Muestreador:

DIAMETRO:4.796 cm LARGO:15.158 cm

Peso de la Muestra + Peso de la Tara:163.448 gr. Peso de la Tara:27.891 gr. Peso de la Muestra Seca + Peso de la Tara: 152.960 gr. Peso de la Muestra Seca (Tamiz #8): + Peso de la Tara: 146.719gr. Peso de Fiola:141.300 gr. Peso de Fiola + Agua: 638.100 gr. Peso de Fiola + Agua + Peso de Muestra (Tamiz #8):717.650 gr.

V.2. OBSERVACIONES: Los instrumentos y muchos equipos de laboratorio les falta mantenimiento aquellos equipos no se encuentran en buen estado para su uso. Tenemos que buscar los suelos que no presente mucha materia orgnica ya que afectara al experimento hecho. El uso de los instrumentos debe ser con la mayor precaucin. Para obtener unos mejores resultados debemos tener cuidado de que no se pierdan partculas de arena de suelo. Por falta de cocina se tuvo que utilizar el horno.

VI.- RESULTADOSDatos:Muestreador cilndrico Dimetro = 4.796 cmAltura =15.158 cmVolumen del muestreador cilndrico (Vm) = 273.836 cm3 Peso tubo (PT) = 79.790 gr

Peso tubo (PT)+ Peso muestra () = 595.400 gr

Peso muestra () = 515.61 gr Resultados:Peso especfico de la masa del suelo

gr/cm3Muestra: Peso tara (PT) = 27.891grPeso muestra (PM) + (PT) = 163.448grPeso muestra (PM) = 135.557gr

Peso muestra seca ()+ (PT) = 152.960 gr

Peso muestra seca ()= 125.069 grResultados:

Peso de la fiola + agua () = 638.100 gr

Peso de la fiola + agua + slido () = 717.650 gr.Peso especfico relativo de las partculas slidas

= = 2.748

Calculo del Contenido de Humedad:

Calculo de Pesos:

gr gr

gr gr

Calculo de Volmenes:

, gr/cm3

cm3 cm3

cm3

cm3 cm3

cm3

cm3

Fase gaseosa

Fase liquida

Fase Solida

Vm= 273.836 cm3

Wm= 515.60gr

PesoVv

Vs

VolumenVv

Vs

Vv

Vs

Va=61.910

Vw= 38.193

Vs= 173.733

Wa= 0

Ww=38.193

Ws= 477.417

1) Relacin de Vacos (Oquedad o ndice de Poros):

; 0.25