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1. 1. PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ GUÍA DEL LABORATORIO DE

MECÁNICA DE SUELOS LIMA, MARZO DEL 20122. 2. CONTENIDO 1. Descripción Visual – Manual de Muestras de Suelo 2. Primera Práctica de

Laboratorio 2.1. Contenido de Humedad 2.2. Peso Específico Relativo de los Sólidos 2.3. PesoEspecífico 3. Segunda Práctica de Laboratorio 3.1. Análisis Granulométrico 3.2. Límites Líquido yPlástico 4. Tercera Práctica de Laboratorio 4.1. Compactación Tipo Proctor 4.2. Densidad en elCampo con el Cono de Arena 5. Cuarta Práctica de Laboratorio 5.1. Permeabilidad con CargaVariable 5.2. Consolidación Unidimensional 6. Quinta Práctica de Laboratorio 6.1. CompresiónSimple 6.2. Corte Directo 6.3. Ensayos Triaxiales

3. 3. Descripción Visual Manual de Suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012 1 3 1.DESCRIPCIÓN VISUAL MANUAL DE SUELOS 1.1. INTRODUCCIÓN Todos los suelos

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provienen de la descomposición mecánica y química de las rocas, a excepción de los suelosorgánicos, que provienen de la descomposición de organismos vivos (plantas principalmente).Desde un punto de vista general, los suelos se clasifican en inorgánicos y orgánicosrespectivamente. Los suelos inorgánicos pueden ser divididos en residuales y transportados. Sellama suelos residuales a aquellos en los cuales las partículas provenientes de la descomposición dela roca madre no han sufrido transporte a otro lugar. Por el contrario, los suelos transportados sonaquellos en los que las partículas provenientes de la descomposición de la roca han sidotransportadas a otro lugar por algún agente, usualmente el agua o el viento. Durante el transporte

estos suelos suelen mezclarse y alterarse física y químicamente. Al efectuar la clasificación decampo, en primer lugar, se debe tratar de determinar si el suelo es residual o transportado. Estadiferenciación no siempre es factible de efectuar por simple inspección visual. SuelosResiduales: En muchos casos es bastante difícil verificar la condición de residual de un suelo,

pudiendo ser necesario detectar y muestrear la roca intemperizada. Debe determinarse si el sueloresidual es joven o maduro. Un suelo residual joven es aquel que presenta aún ciertascaracterísticas de la estructura de la roca; por ejemplo, un depósito compuesto por estratos de lutitay arenisca, al convertirse en suelo residual puede presentar estratos de grava arenosa, quecorresponden a un intemperismo moderado de la arenisca, y otros de arcilla que corresponden a unintemperismo total de la lutita. Finalmente, se le describirá por el Sistema Unificado deClasificación de Suelos (S.U.C.S.) que se detalla más adelante. - Suelos Transportados: En loscasos en que sea posible, se indicará el tipo de transporte que ha sufrido el suelo (aluvial, glacial,eólico, coluvial, etc) y luego se describirá de acuerdo al S.U.C.S.

4. 4. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 4 1.2. INFORMACIÓNDESCRIPTIVA DE LOS SUELOS: - Angularidad: describe el grado de angularidad de lasfracciones gruesas de la arena, grava, piedras y bolones como angulares, subangulares,subredondeadas y redondeadas según los siguientes criterios: DESCRIPCIÓN CRITERIOAngulares Presentan bordes bien definidos y caras relativamente planas con superficies sin pulir.Sub- angulares Son similares a las angulares pero con los bordes redondeados. Sub-redondeadasPresentan lados casi planos pero esquinas y bordes bien redondeados. Redondeadas Presentan

lados curvos y no tienen bordes ni esquinas Se puede describir el suelo considerando un rango deangularidades para sus partículas, por ejemplo: de subredondeadas a redondeadas. - Forma:describe la forma de la grava, piedras y bolones como chatas o planas, alargadas o chatas yalargadas según los siguientes criterios: DESCRIPCIÓN CRITERIO Chatas o planas Partículascuya relación ancho/espesor es mayor que 3. Alargadas Partículas cuya relación longitud / ancho esmayor que 3. Chatas y alargadas Partículas que pertenecen a los dos grupos indicadosanteriormente. Debe indicarse la fracción de material que presenta una determinada forma, por ejemplo: la mitad de la grava es alargada. - Color: describe el color, que es una propiedadimportante en la identificación de suelos orgánicos y puede también ser útil en la identificación demateriales de un origen geológico similar. Si la muestra contiene capas o estratos de diferentescolores esto debe anotarse y deben describirse los colores representativos. El color debe describirse

en muestras húmedas; en caso contrario deberá especificarse que la descripción se está realizandoen muestras secas.

5. 5. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 5 - Olor: se describe el olor si es queéste es orgánico o inusual. Los suelos que contienen cantidades significativas de materia orgánica

presentan un olor característico a materia en descomposición. - Estado de Humedad: se describe lacondición de humedad de la muestra como seca, húmeda o saturada según los siguientes criterios:DESCRIPCIÓN CRITERIO Seca Ausencia de humedad, partículas secas al tacto Húmeda El sueloestá mojado pero no se ve el agua. Saturada Puede verse el agua; usualmente son suelos por debajode la napa freática Para el caso de las arenas, Terzaghi propone: GRADO DE SATURACIÓN Sr







(%) Seco Ligeramente Húmedo Húmedo Muy Húmedo Mojado Saturado 0 1-25 26-50 51-75 76-99 100 - Consistencia: para suelos finos intactos se describe la consistencia como muy blando,

blando, medianamente compacto, compacto, muy compacto y duro de acuerdo con los siguientescriterios: DESCRIPCIÓN qu (kg/cm2) N (S.P.T.) CRITERIO Muy blando 0.00-0.25 0-2 El puño

penetra 10 cm fácilmente Blando 0.25-0.50 2-4 El pulgar penetra 5 cm fácilmente MedianamenteCompacto 0.50-1.00 4-8 El pulgar penetra 5 cm con esfuerzo moderado Compacto 1.00-2.00 8-15El pulgar deja marca fácilmente Muy Compacto 2.00-4.00 15-30 La uña del pulgar raya fácilmenteDuro >4.00 >30 La uña del pulgar raya con dificultad

6. 6. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 6 Este criterio resulta inapropiado enla identificación de suelos con cantidades importantes de grava. - Densidad Relativa: en los suelosde partículas gruesas en que el contenido de finos sea bajo y las partículas de grava y arena noestén adheridas entre sí por los finos, se estimará la densidad relativa. Cuando las partículas degrava o arena estén adheridas entre sí por los finos, es imposible apreciar la densidad relativa. Siesto sucede, es importante indicarlo en la descripción y puede ser necesario extraer muestrasinalteradas para estudiar en el laboratorio la colapsabilidad del material al saturarse. Los términos autilizar son los siguientes: muy suelto, suelto, medianamente denso, denso, muy denso. Ladensidad relativa se puede relacionar con el número de golpes N del S.P.T. DESCRIPCIÓN N(SPT) CRITERIO Muy suelto 0-4 Una barra de 1/2" penetra fácilmente con la mano Suelto 4-10Una barra de 1/2" penetra fácilmente hincada con comba de 5 libras Medianamente Denso 10-30Una barra de 1/2" penetra 30 cm hincada con comba de 5 libras Denso 30-50 Una barra de 1/2"

penetra pocos cm hincada con comba de 5 libras Muy Denso >50 - Cementación: se describe lacementación de suelos gruesos intactos como: DESCRIPCIÓN CRITERIO Débil Se desmoronacon el manipuleo o bajo una pequeña presión de los dedos. Moderada Se desmorona bajo una

presión considerable de los dedos. Fuerte No se desmorona bajo presión de los dedos. - Estructura:se describe la estructura de suelos intactos según los siguientes criterios: DESCRIPCIÓNCRITERIO Estratificada Capas alternadas de al menos 6 mm de espesor, de diferentes materiales ocolores; debe anotarse el espesor de cada capa. Laminada Capas alternadas de menos de 6 mm deespesor, de diferentes materiales o colores; debe anotarse el espesor de cada capa.

7. 7. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 7 Fisurada Se quiebra a lo largo de planos definidos de fractura, con poca resistencia. Clivada Los planos de fractura están pulidos olisos y a menudo estriados. Maciza Suelo cohesivo que puede quebrarse en pequeñas fraccionesangulares que tienen resistencia adicional al rompimiento. Lentes Inclusión de pequeñas seccionesde suelos diferentes, tales como pequeños lentes de arena en el interior de una masa de HomogéneaPresenta la misma apariencia y color. - Tamaño Máximo de Partículas: se describe el tamañomáximo de las partículas constituyentes de acuerdo con la siguiente información: DESCRIPCIÓNCRITERIO Arenas Si las partículas de mayor tamaño corresponden a arenas, deberá describirsecomo fina, media o gruesa Gravas Si las partículas de mayor tamaño corresponden a gravas, deberádescribirse el tamaño máximo de las partículas como la abertura de la malla de menor tamaño por

la cual pasará la partícula. Bolones Si las partículas de mayor tamaño corresponden a bolonería,describir la máxima dimensión de la mayor partícula. - Dureza: se describe la dureza de la arenagruesa y de partículas grandes según lo que ocurre cuando las partículas son golpeadas por unmartillo, es decir si las partículas se mantienen intactas, si se fracturan, si se desmoronan, etc. -

Nombre de las Fracciones Constituyentes: se debe indicar el constituyente principal del suelo,seguido por los nombres de los demás constituyentes. En caso de que alguno de ellos exista encantidad muy pequeña, se le debe anteponer la palabra "ligeramente". Los tamaños ycaracterísticas de las distintas fracciones que constituyen los suelos son: Fragmentos de roca o

bloques: trozos de roca de tamaño mayor a 30 cm Bolos, bolones o pedrones: partículas detamaño entre 15 y 30 cm Piedras: partículas de tamaño entre 7.5 y 15 cm Grava: partículas







entre 75 y 4.75 mm (tamiz #4) Grava gruesa: 75 a 19 mm Grava fina: 19 a 4.75 mm Arena: partículas entre 4.75 mm y 75 m (tamiz #200) Arena gruesa: 4.75 mm a 2.00 mm (tamiz #10) Arena media: 2.00 mm a 425 m (tamiz #40) Arena fina: 425 m a 75 m

8. 8. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 8 Limo y arcilla: partículasmenores que 75 m (pasan el tamiz # 200). Su distinción se hace en base a la plasticidad,utilizando los límites de Atterberg. 1.3. IDENTIFICACIÓN PRELIMINAR El suelo es fino sicontiene 50% o más finos y es grueso si contiene menos del 50% de fracción fina. Para cada uno

de estos grupos se indicará un procedimiento determinado. 1.3.1. Procedimiento para identificar Suelos Finos Seleccionar una muestra representativa de material y retirar las partículas mayoresque la malla #40. Emplear este material para desarrollar los métodos de Resistencia en EstadoSeco, Dilatancia y Tenacidad - Dilatancia (reacción al agitado): después de quitar las partículasmayores que el tamiz # 40, se prepara una pastilla de suelo húmedo, de 10 cm3 aproximadamente;si es necesario, se añade agua, a fin de dejar el suelo suave pero no pegajoso. Se coloca la pastillaen la palma de la mano, y se agita horizontalmente, golpeando vigorosamente contra la otra manovarias veces. Una reacción positiva consiste en la aparición de agua en la superficie de la pastilla,la cual cambia adquiriendo una consistencia de hígado y se vuelve lustrosa. Cuando la pastilla seaprieta entre los dedos el agua y el lustre desaparecen de la superficie, la pastilla se vuelve tiesa yfinalmente se agrieta o se desmorona. La rapidez de la aparición del agua durante el agitado y sudesaparición durante el apretado sirve para identificar el carácter de los finos en un suelo. Lasarenas limpias muy finas dan la reacción más rápida y distintiva, mientras que las arcillas plásticasno tienen reacción. Los limos inorgánicos dan una reacción rápida moderada. DESCRIPCIÓNCRITERIO Ninguna reacción No hay cambios visibles en el espécimen Reacción Lenta Aparecelentamente agua en la superficie del espécimen durante el agitado y no desaparece o desaparecelentamente al apretarlo entre los dedos. Reacción Rápida El agua aparece rápidamente en lasuperficie del espécimen durante el agitado y desaparece rápidamente al apretarlo entre los dedos.

9. 9. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción VisualManual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 9 - Resistencia en estado seco(características al rompimiento): después de eliminar las partículas mayores que el tamiz #40, se

moldea una pastilla de suelo hasta alcanzar una consistencia de masilla añadiendo agua si esnecesario. Se deja secar la pastilla completamente en un horno, al sol o al aire y se prueba suresistencia rompiéndola y desmoronándola entre los dedos. Esta resistencia es una medida delcarácter y cantidad de la fracción coloidal que contiene el suelo. La resistencia en estado secoaumenta con la plasticidad. Una alta resistencia en seco es característica de las arcillas del grupoCH. Un limo inorgánico típico posee solamente muy ligera resistencia, pero pueden distinguirse

por el tacto al pulverizar el espécimen seco. La arena fina se siente granular, mientras que el limotípico da la sensación suave de la harina. DESCRIPCIÓN CRITERIO Ninguna El espécimen secose pulveriza con tan sólo manipularlo Baja El espécimen seco se pulveriza bajo una cierta presiónde los dedos Media El espécimen seco se rompe en pedazos o se desmorona bajo una considerable

presión de los dedos Alta El espécimen seco no se rompe bajo la presión de los dedos. Se rompe en

pedazos bajo la presión del pulgar contra una superficie dura. Muy alta El espécimen seco no serompe bajo la presión entre el pulgar y una superficie dura. - Tenacidad (consistencia cerca dellímite plástico): después de eliminar las partículas mayores que el tamiz #40, se moldea unespécimen de 10 cm3 , hasta alcanzar la consistencia de masilla. Si el suelo está muy seco debe deagregarse agua, pero si está pegajoso debe extenderse el espécimen formando una capa delgadaque permita algo de pérdida de humedad por evaporación. Posteriormente el espécimen se rola amano sobre una superficie lisa o entre las palmas, hasta hacer un rollito de 3 mm de diámetroaproximadamente, se amasa y se vuelve a rolar varias veces. Durante estas operaciones elcontenido de humedad se reduce gradualmente y el espécimen llega a ponerse tieso, pierdefinalmente su plasticidad y se desmorona cuando se alcanza el límite plástico. Después de que el







rollo se ha desmoronado, los pedazos deben juntarse, continuando el amasado ligeramente entre losdedos hasta que la masa se desmorona nuevamente. La potencialidad de la fracción coloidalarcillosa de un suelo se identifica por la mayor o menor tenacidad del rollito al acercarse al limite

plástico y por la rigidez de la muestra al romperse finalmente10. 10. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción

Visual Manual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 10 entre los dedos. Ladebilidad del rollito en el límite plástico y la pérdida rápida de la coherencia de la muestra alrebasar este límite, indican la presencia de arcilla inorgánica de baja plasticidad o de materiales

tales como arcilla del tipo caolín y arcillas orgánicas que caen debajo de la línea A. Las arcillasaltamente orgánicas se sienten muy débiles y esponjosas al tacto en el límite plástico.DESCRIPCIÓN CRITERIO Baja Se requiere tan solo una ligera presión para formar el rollitocerca del límite plástico. El rollito y la masa de suelo son suaves y débiles. Media Se requiere una

presión media para formar el rollito cerca del límite plástico. El rollito y la masa presentan unacierta rigidez. Alta Se requiere una presión considerable para formar el rollito cerca del límite

plástico. El rollito y la masa presentan una gran rigidez. - Plasticidad: Basándonos en lasobservaciones realizadas durante el ensayo de tenacidad, describir la plasticidad según el siguientecriterio: DESCRIPCIÓN CRITERIO LÍMITE LÍQUIDO No plástico El rollito no puede formarse

para ningún contenido de humedad 0-4 Baja plasticidad El rollito se forma con dificultad y la masano puede formarse cuando la humedad es menor que el límite plástico. 4-30 Plasticidad Media Elrollito es fácil de formar y no se requiere mucho tiempo para alcanzar el límite plástico. El rollitono puede volverse a formar luego de alcanzar el límite plástico. La masa se desmorona cuando lahumedad es menor que el límite plástico. 30-50 Alta Plasticidad Toma un tiempo considerablellegar al límite plástico. El rollito puede volverse a formar varias veces luego de alcanzar el límite

plástico. La masa puede formarse sin desmoronarse aún cuando la humedad es menor que el límite plástico. >50 Si se estima que el suelo presenta entre 15 y 25% de arena, grava o ambas, debeañadirse la frase “ligeramente arenosa” o ligeramente gravosa” al nombre del suelo en cuestión. Sise estima que el suelo tiene 30% o más arena, grava o ambas, debe añadirse la palabra “arenosa” o“gravosa” al nombre del suelo en cuestión.

11. 11. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción

Visual Manual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 11 a) Identificación de SuelosFinos Inorgánicos Se comparan los resultados de dilatancia, tenacidad y resistencia en el estadoseco con los valores obtenidos en la siguiente tabla: SUELO RESISTENCIA EN ESTADO SECODILATANCIA TENACIDAD ML Ninguna a baja Lenta a rápida Baja o el rollito no puedeformarse CL Media a alta Ninguna a lenta Media MH Baja a media Ninguna a lenta Baja a mediaCH Alta a muy alta Ninguna Alta b) Identificación de Suelos Finos Orgánicos Identificar el suelocomo suelo orgánico OL u OH si contiene suficiente cantidad de partículas orgánicas como parainfluenciar sus propiedades. Los suelos orgánicos suelen tener un color marrón oscuro a negro y

pueden presentar olor orgánico. A menudo los suelos orgánicos pueden cambiar de color, por ejemplo de negro a marrón, cuando se exponen a corrientes de aire. Algunos suelos orgánicos seaclaran significativamente cuando se secan al aire. Los suelos orgánicos no suelen tener altas

tenacidades ni plasticidades. 1.3.2. Procedimiento para identificar Suelos Gruesos 1. Se trata deuna grava si se estima que el porcentaje de grava es mayor que el de arena, en caso contrario setrata de una arena. a) El suelo es una grava limpia o una arena limpia si se estima que el porcentajede finos es 5% o menos: - Identificar el suelo como una grava bien gradada GW o una arena biengradada SW si tiene un amplio rango de tamaños de partículas y cantidades sustanciales detamaños intermedios. - Identificar el suelo como una grava mal gradada GP o una arena malgradada SP si consiste predominantemente de un tamaño de partículas (uniformemente gradada) osi tiene un amplio rango de tamaños con algunos tamaños intermedios faltantes. b) El suelo esgrava con finos o arena con finos si se estima que el porcentaje de finos es 12% o más:

12. 12. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción








Visual Manual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 12 - Identificar al suelo comograva arcillosa GC o arena arcillosa SC si los finos son arcillas (por el procedimiento indicadoanteriormente se puede determinar que tipo de finos son). - Identificar al suelo como grava limosaGM o arena limosa SM si los finos son limos. 2. Si se estima que el suelo contiene entre 5% y 12%de finos se le da una clasificación doble usando los dos grupos de símbolos: a) El primer grupo desímbolos corresponderá a gravas y arenas limpias (GW, SW, GP, SP) y el segundo grupo desímbolos a gravas y arenas con finos (GC, SC, GM, SM) - El nombre del grupo debe corresponder al primer grupo con las frases “ligeramente arcillosa” o “ligeramente limosa”. 3. Si el especímen es

predominantemente arena o grava pero contiene 15% o más de otros suelos gruesos debe añadirsela frase “arenosa” o “gravosa” al nombre del grupo. 1.4. CLASIFICACIÓN UNIFICADA Seindicará el símbolo correspondiente al suelo de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación deSuelos. Los símbolos son los siguientes: GRAVAS: GW Grava bien graduada GP Grava malgraduada GM Grava limosa GC Grava arcillosa GM-GC Grava limosa-arcillosa GW-GM Gravaligeramente limosa, bien graduada GW-GC Grava ligeramente arcillosa, bien graduada GP-GMGrava ligeramente limosa, mal graduada GP-GC Grava ligeramente arcillosa, mal graduada.ARENAS: SW Arena bien graduada SP Arena mal graduada

13. 13. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos DescripciónVisual Manual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 13 SM Arena limosa SCArena arcillosa SM-SC Arena limosa arcillosa SW-SM Arena ligeramente limosa, bien graduadaSW-SC Arena ligeramente arcillosa, bien graduada SP-SM Arena ligeramente limosa, malgraduada. SP-SC Arena ligeramente arcillosa, mal graduada SUELOS FINOS: ML Limoinorgánico de plasticidad baja o media CL Arcilla inorgánica de plasticidad baja o media CL-MLArcilla limosa o limo arcilloso inorgánico de plasticidad baja o media. OL Suelo orgánico de

plasticidad baja o media MH Limo inorgánico de plasticidad alta CH Arcilla inorgánica de plasticidad alta OH Suelo orgánico de plasticidad alta. SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS: PtTurba: Suelo fibroso con alto contenido de materia orgánica 1.5. DESCRIPCIÓN DE LOSSUELOS La clasificación y descripción de campo, tanto de suelos residuales como transportados,se hará de acuerdo a las características y orden siguientes: 1. Nombre del grupo. 2. Símbolo delgrupo. 3. Humedad. 4. Color. 5. Olor. Sólo para la fracción gruesa: 6. Densidad Relativa. 7.

Porcentaje de bolonería presente en la muestra (en volumen) 8. Porcentaje de grava, arena y/o finos(en peso seco)14. 14. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Descripción

Visual Manual de Suelos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 14 9. Rango de tamaño de las partículas: Gravas: fina o gruesa Arenas: fina, media o gruesa. 10. Gradación: bien graduadaso mal graduadas. 11. Angularidad de las partículas: angulares, sub-angulares, sub-redondeadas oredondeadas. 12. Forma de la partícula (de ser aplicable): chatas, alargadas o chatas y alargadas.13. Tamaño máximo. 14. Dureza de la arena gruesa o de las partículas grandes. Sólo para lafracción fina: 15. Consistencia: muy blando, blando, medianamente compacto, compacto, muycompacto o duro. 16. Plasticidad: ninguna, baja, media o alta. 17. Resistencia en estado seco:ninguna, baja, media, alta o muy alta. 18. Dilatancia: ninguna, lenta o rápida. 19. Tenacidad: baja,

media o alta. 20. Reacción al HCl: ninguna, débil, fuerte. 21. Estructura: estratificada, laminada,fisurada, clivada, lentes, homogénea. 22. Cementación: débil, moderada o fuerte. 23. Nombrelocal. 24. Comentarios adicionales: presencia de raíces o agujeros dejados por raíces, presencia demica, yeso, conchuelas, materia orgánica, elementos extraños etc., recubrimientos en la superficiede partículas gruesas, dificultades presentadas en la excavación, etc. EJEMPLOS DEDESCRIPCIÓN: Arena fina a media, mal graduada, densa, húmeda, plomo claro (SP) Arcillainorgánica, plasticidad media, muy dura, seca, marrón claro (CL) Grava arcillosa. Grava gruesaangular, de tamaño máximo 2". Arcilla inorgánica, plasticidad baja, dura, húmeda, plomo claro(GC) Grava arenosa ligeramente limosa. Grava gruesa, angular, de tamaño máximo 2". Arenamedia a fina. Bien graduada, medianamente densa, ligeramente húmeda, color plomo claro (GW-







GM) Nota: El formato a llenar en las prácticas de laboratorio será el siguiente:15. 15. Formato 1 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DE

MECÁNICA DE SUELOS CLASIFICACIÓN VISUAL-MANUAL DE SUELOS MUESTRA N°1. Nombre: 2. Símbolo: 3. Humedad: Seco Húmedo Saturado 4. Color: 5. Olor: Sólo para lafracción gruesa 6. Densidad Relativa: Muy suelto Suelto Med. Denso Denso Muy denso 7.Porcentaje de bolonería presente en la muestra: % Grava Arena Finos8. Porcentaje de Fraccionesconstituyentes: % % % Grava: Gruesa Fina9. Rango de tamaño de las partículas: Arena: GruesaMediana Fina 10. Gradación: Bien graduada (W) Mal graduada (P) 11. Angularidad Angulares Sub

angulares Sub redond.. Redondeadas 12. Forma de las partículas: Chatas Alargadas Chatas yalargadas 13. Tamaño máximo: mm 14. Dureza: Sólo para la fracción fina 15. Consistencia: Muy blando Blando Med. compacto Compacto Muy compacto Duro 16. Plasticidad: Ninguna BajaMedia Alta Muy alta 17. Resistencia en estado seco: Ninguna Baja Media Alta Muy alta 18.Dilatancia: Ninguna Lenta Rápida 19. Tenacidad: Baja Media Alta 20. Reacción al HCl: NingunaDébil Fuerte 21. Estructura: Estratificada Laminada Fisurada Clivada Lentes Homogénea 22.Cementación: Débil Moderada Fuerte 23. Nombre local: 24. Descripción del Suelo Alumno:

16. 16. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Contenido deHumedad Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 16 2.1. CONTENIDO DE HUMEDADRESUMEN Un espécimen de ensayo es secado en un horno hasta llegar a un peso constante. Seconsidera que el peso perdido debido al secado está compuesto por agua. El contenido de humedadse calcula usando el peso de agua y el peso del espécimen seco. SIGNIFICADO Y USO Elcontenido de agua es una característica importante y se usa para establecer una correlación entre elcomportamiento del suelo y sus propiedades. El contenido de humedad de un material se usa paraexpresar las relaciones de fase del aire, agua y sólidos en un volumen de material dado. Como es

posible obtener la humedad en casi todos los tipos de muestra, se utiliza con frecuencia paracompletar los diagramas de fase. En un suelo fino (cohesivo), la consistencia depende de suhumedad. La humedad de un suelo, junto con sus límites líquido y plástico se usan para expresar suconsistencia relativa o índices de liquidez. EQUIPOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: -Horno, controlado por termostatos capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5°C. -Balanzas, con sensibilidad de 0.01 gr para especímenes de hasta 200 gr (sin incluir el peso de la

cápsula de secado) y con sensibilidad de 0.1 gr para especímenes de más de 200 gr.17. 17. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Contenido deHumedad Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 17 - Cápsulas de secado, hechas de unmaterial resistente a la corrosión y al cambio de peso debido al calentamiento repetitivo,enfriamiento, exposición a materiales de pH variado y a la limpieza. Teóricamente deberían usarsetapas en las cápsulas, pero no es necesario si se pesan de inmediato de modo que el suelo no pierdani gane humedad al estar expuesto al medio ambiente. - Desecador, para conservar las muestrasque por alguna razón no pueden ser pesadas inmediatamente después de sacarse del horno. Esteequipo evita que absorban la humedad del ambiente. ESPECÍMENES DE ENSAYO Cuando sedetermina el contenido de humedad porque algún otro ensayo lo exige, deben emplearse lostamaños de espécimen que este indique. En caso contrario, o cuando el método no especifique una

cantidad de muestra mínima, debe recurrirse a la siguiente tabla: Tamaño Máximo de las PartículasMalla Estándar Masa mínima recomendada para reporte al 0.1% Masa mínima recomendada parareporte al 1% 2 mm o menos # 10 20 gr 20 gr 4.75 mm # 4 100 gr 20 gr 9.5 mm 3/8 ” 500 gr 50gr 19.0 mm ¾ ” 2.5 kg 250 gr 37.5 mm 1 ½ ” 10 kg 1 kg 75.0 mm 3 ” 50 kg 5 kgPRECAUCIONES - Debe tomarse siempre en cuenta que el espécimen a ensayar debe ser representativo de la muestra a la cual queremos determinarle la humedad, de lo contrario el ensayono tiene razón de ser. - Hay que tener mucho cuidado con las muestras que son muy sensibles deganar o perder humedad en contacto con el medio ambiente pues podríamos obtener resultados

poco reales si no se toman las medidas necesarias. - La temperatura de 110 5°C es muy alta parasuelos orgánicos, suelos con alto contenido calcáreo o de otro mineral, ciertas arcillas y suelos








tropicales que pueden contener agua de hidratación levemente adherida que podría perderse,generando cambios indeseables en las características del suelo; en estos casos debe secarse a 60°C.

18. 18. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Contenido deHumedad Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 18 PROCEDIMIENTO - Determinar yregistrar el peso de una cápsula de secado limpia y seca. - Seleccionar un espécimen representativode la muestra a ensayar que cumpla con lo indicado anteriormente. - Colocar el espécimen húmedoen la cápsula de secado. - Determinar el peso de la cápsula de secado con el espécimen húmedo, yregistrar este valor. - Colocar la cápsula con el material en el horno y dejarlo secar

aproximadamente 16 horas, luego de esto, pesar la muestra cada hora para verificar que se hayallegado a un peso constante. Como regla práctica, para evitar pesar varias veces, se recomiendasecar la muestra durante 24 horas. - Transcurrido este tiempo retirar la cápsula del horno y dejar enfriar ligeramente la cápsula (de modo que sea fácilmente manipulable) - Determinar el peso de lacápsula con el material secado en horno usando la misma balanza que en los casos anteriores, yregistrar este valor.

19. 19. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Contenido deHumedad Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 19 CÁLCULOS - Calcular el peso de aguaque estaba presente en el suelo: ecossuelocaphúmedosuelocapagua WWW - Calcular el

peso de suelo seco: capWWW secosuelocapsecosuelo - Calcular la humedad y expresarla en porcentaje: % secosuelo agua W W MUESTRAS EN LAS QUE SE PUEDE REALIZAR ESTE ENSAYO Este ensayo requiere que la muestra conserve intacta su humedad por lo que lamuestra mínima requerida es: Mw: Muestra de humedad. RESULTADOS Presentar los cálculos yel resultado final expresado en porcentaje.

20. 20. Peso Específico Relativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 20 2.2.PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LOS SÓLIDOS INTRODUCCIÓN El peso específico desólidos (s) se obtiene en la práctica como la relación entre el peso de los sólidos y el volumen deagua que desalojan a la temperatura ambiente. Al valor obtenido se le realiza una corrección por temperatura. Las partículas gruesas contienen, generalmente, aire entrampado en porosimpermeables, que sólo podrían eliminarse rompiendo las partículas en granos más finos. Por esto,el peso específico obtenido en esos casos es un peso específico de sólidos “aparente”. En la

Mecánica de Suelos, generalmente interesa el peso específico aparente de las partículas integralesy por lo tanto las partículas que se usen no deben ser molidas o rotas. El peso específico de unsuelo se expresa en unidades de peso sobre volumen, usualmente se emplea el peso específicorelativo de los sólidos de un suelo que se obtiene como la relación entre el peso específico de lamateria que constituye las partículas del suelo y el peso específico del agua destilada a 4°C. (GS).Algunos valores de GS promedios se incluyen en la siguiente tabla: Tipo de Suelo GS Arena 2.65 –2.67 Arena limosa 2.67 – 2.70 Arcilla inorgánica 2.70 – 2.80 Suelos con micas o hierro 2.75 – 3.00Suelos orgánicos Variable, puede ser inferior a 2.00 SIGNIFICADO Y USO La gravedad o pesoespecífico relativo de los sólidos de un suelo es una característica relativamente fácil de calcular y

por consiguiente es usual emplearla como una de las propiedades necesarias para calcular lasrelaciones de fase del aire, agua y sólidos en un volumen dado de dicho suelo. El valor de Gs

interviene en la mayor parte de los cálculos de la Mecánica de Suelos y ocasionalmente sirvetambién con fines de clasificación. El término “sólidos” o “partículas sólidas” se refiere a

partículas minerales que no son solubles en agua.21. 21. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso Específico

Relativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 21 EQUIPOS Para este ensayose emplea lo siguiente: - Picnómetros, con capacidad mínima de 100 mL, definida por una marcaefectuada en el vidrio. - Balanzas, con sensibilidad de al menos el 0.1% de la masa del espécimen.- Horno, controlado por termostatos, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5°C. -Termómetros, capaces de medir el rango de temperaturas en el cual se va a desarrollar el ensayo ygraduados a 0.5°C. - Bomba de Vacío, capaz de generar un vacío parcial de 100 mmHg (como









mínimo 660 mmHg al nivel del mar) - Embudo, para facilitar el llenado de los picnómetros tantocon agua como con suelo. - Desecador, para conservar las muestras mientras se enfrían, luego deser retiradas del horno y antes de ensayarlas, para evitar que absorban humedad del medioambiente.

22. 22. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso EspecíficoRelativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 22 ESPECÍMENES DEENSAYO El espécimen puede ser suelo secado al horno o suelo húmedo y debe ser representativode la muestra a ensayar. En cualquiera de los dos casos, la masa mínima de suelo seco debe

cumplir con la siguiente tabla: Tamaño Máximo de las Partículas Malla Estándar Peso mínimo delespécimen 2 mm # 10 20 gr 4.75 mm # 4 100 gr PRECAUCIONES - Debe tomarse siempre encuenta que el espécimen a ensayar sea representativo de la muestra, de lo contrario el ensayo notiene razón de ser. - Debe usarse siempre agua destilada para evitar la introducción de sustanciasextrañas en la muestra. - Debe deairearse adecuadamente la muestra ya que la inadecuadadeaireación de la mezcla suelo-agua es una de las principales fuentes de error que tiene esteensayo. - Al llenar el picnómetro debe alcanzarse exactamente la marca sin que queden residuos deagua y/o suelo por encima de ella. - El procedimiento debe realizarse simultáneamente en dosmuestras del mismo suelo, en dos picnómetros diferentes a fin de poder comprobar los resultados.Si estos difieren en más de 2%, el ensayo debe repetirse. PROCEDIMIENTO - Determinar yregistrar el peso de un picnómetro limpio y seco. - Pesar 65 gr de muestra, previamente secada enel horno. - Colocar la muestra dentro del picnómetro. Determinar y registrar la masa del

picnómetro con la muestra de suelo seco. - Llenar el picnómetro con agua destilada hasta un nivelligeramente superior al necesario para cubrir el suelo y remojar el espécimen durante unas 12horas. (Para efectos de la práctica se remojará unos 20 minutos).

23. 23. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso EspecíficoRelativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 23 - Transcurrido este tiempo,retirar el aire atrapado en el picnómetro empleando la bomba de vacío durante al menos 30minutos. Mientras se está aplicando vacío debe agitarse ligeramente el picnómetro para facilitar laexpulsión del aire. - Llenar el picnómetro justo hasta la marca con agua destilada a la temperaturaambiente. Realizar este paso cuidadosamente dejando que el agua escurra por las paredes del

picnómetro a fin de evitar la formación de burbujas de aire. - Limpiar la parte exterior y losresiduos que puedan haber quedado por encima de la marca. Determinar y registrar el peso del picnómetro lleno de suelo y agua. - Eliminar la muestra utilizada y limpiar el picnómetro. - Llenar el picnómetro con agua destilada hasta la marca e inspeccionarlo visualmente para asegurar que noexistan burbujas de aire en el agua. Determinar y registrar la masa del picnómetro con agua. -Insertar un termómetro en el agua, determinar y registrar la temperatura aproximándola a 0.5°C.CÁLCULOS - Calcular el peso del espécimen seco: picnómetrosecosuelopicnómetrosecosueloWWW - Calcular el volumen del suelo seco: Según el Principio de Arquímedes, el volumende un cuerpo se puede determinar como el volumen de líquido desplazado al introducir dichocuerpo en un recipiente

24. 24. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso Específico

Relativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 24 con líquido. Como a 4°C el peso específico del agua es igual a 1 gr/cm3 , su peso tiene el mismo valor numérico que suvolumen, por lo tanto: secosueloaguapicnómetroaguapicnómetrosecosuelosecosuelo WWWV - Determinar la corrección por temperatura: Debido a que el peso específico del aguaes diferente de 1 gr/cm3 a temperaturas distintas a 4°C, debemos incluir un factor decorrección para considerar este efecto. La tabla que se muestra a continuación contiene valores de para distintas temperaturas, dentro del rango que se presentan usualmente en Lima. Paravalores intermedios será necesario interpolar. Temperatura (°C) Peso Específico del agua (gr/cm3 )Factor de Corrección 16 0.99897 1.0007 17 0.99880 1.0006 18 0.99862 1.0004 19 0.998431.0002 20 0.99823 1.0000 21 0.99802 0.9998 22 0.99780 0.9996 23 0.99757 0.9993 24 0.99732








0.9991 25 0.99707 0.9988 26 0.99681 0.9986 27 0.99654 0.9983 28 0.99626 0.9980 29 0.995970.9977 30 0.99567 0.9974 - Calcular el peso específico de los sólidos: secosuelo secosuelo V WGs MUESTRAS EN LAS QUE SE PUEDE REALIZAR ESTE ENSAYO Este ensayo norequiere que el suelo conserve sus relaciones de fase, por consiguiente el requerimiento mínimoson muestras: Mab: Muestra alterada en bolsa.

25. 25. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso EspecíficoRelativo de los Sólidos Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 25 RESULTADOS Mostrar loscálculos, las correcciones y el valor final de GS. Verificar si el resultado obtenido se encuentra

dentro del rango esperado.26. 26. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso Específicodel Suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 26 2.3. PESO ESPECÍFICO DEL SUELOINTRODUCCIÓN La determinación del peso específico del suelo es un ensayo importante para elcálculo de las relaciones gravimétricas – volumétricas de los suelos cohesivos, y suele realizarse entodos los casos en que se disponga de muestras inalteradas, muchas veces como complemento deotros ensayos más complejos. RESUMEN DEL ENSAYO El procedimiento de este ensayo es

bastante simple y comprende las siguientes fases: - Preparación del espécimen de ensayo. -Determinación del peso del espécimen. - Medición de las características geométricas delespécimen. - Cálculo del peso específico relativo del espécimen. EQUIPOS Para este ensayo seemplea lo siguiente: - Balanzas, con sensibilidad de al menos el 0.1% de la masa del espécimen. -Sujetador de muestras, para facilitar el tallado y fijar la altura y el diámetro requerido. - Vernier,sierra y herramientas varias.

27. 27. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Peso Específicodel Suelo Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 27 ESPECÍMENES DE ENSAYO A partir deuna muestra inalterada extraída in situ, debe prepararse un espécimen de aproximadamente 8 cm dealtura y 3.5 cm de diámetro. PRECAUCIONES - Debe tomarse siempre en cuenta que elespécimen a ensayar sea representativo de la muestra, de lo contrario el ensayo no tiene razón deser. - Debe procurarse que los especímenes tallados no tengan huecos de tamaño considerable yque las caras de ambos extremos sean paralelas entre sí y perpendiculares al eje del espécimen. -Debe evitarse en lo posible el manipuleo de la muestra, para evitar que ésta sufra daños, se altere o

pierda humedad. PROCEDIMIENTO - Se proporcionará a los alumnos una muestra tallada, quedeben tratar con mucho cuidado procurando no maltratarla ni manipularla excesivamente para noalterar sus condiciones. - Con ayuda del vernier tomar las dimensiones del espécimen (diámetro yaltura) un par de veces para obtener valores promedio. - Finalmente pesar el espécimen en la

balanza electrónica y anotar todos estos resultados. CÁLCULOS - Calcular el volumen delespécimen a partir de las características geométricas obtenidas. - Calcular el peso específico delsuelo en estado natural, que se obtiene dividiendo el peso del espécimen entre el volumencalculado en el punto anterior. Nota: Los datos tomados en el presente laboratorio y el resultado delos cálculos realizados serán presentados en el siguiente formato.

28. 28. Formato 2 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DEMECÁNICA DE SUELOS RELACIONES VOLUMÉTRICAS Y GRAVIMÉTRICAS

PRÁCTICA N ALUMNO GRUPO FECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD:CARACTERÍSTICAS VOLUMÉTRICAS DIAGRAMA DE FASES INICIAL Diámetro, cm A ---- Altura, cm W Área, cm2 S Volumen, cm3 PESO DE LA MUESTRA DIAGRAMA DE FASESFINAL Muestra Inicial Final Seca A ---- Cápsula N W P. Cápsula S P.Cáp+Sue P. SueloPROPIEDADES ÍNDICE GRAVEDAD ESPECÍFICA (GS) Gravedad Específica, GS Picnómetro

N Humedad, (%) Temperatura, C Peso Específico, (gr/cm3 ) Corrección Grado deSaturación, S (%) Ws: Peso de suelo seco Peso Específico Seco, d (gr/cm3 ) W1: Pic+agua+sueloPeso Esp. Saturado, sat (gr/cm3 ) W2: Picnómetro+agua Peso Esp. Sumergido, ' (gr/cm3 ) Vs =Ws + W2 - W1 Porosidad, n Gs = Ws/Vs Relación de Vacíos, e

29. 29. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Análisis










2.000 9.525 19.050 25.400 38.100 4.760 50.800 76.200 0.050 0.020 0.005 0.002 0.050 #200 #140#60 #40 #20 #10 #4 3/8" 3/4" 1" 1½" 2" 3" 0.020 0.005 0.002 0.0010.001 0 10 20 30 40 50 60 7080 90 100 PORCENTAJEQUEPASA Arena Bien Graduada (SW)

32. 32. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 32 La granulometría de la fracción finade una muestra se determina por el método del hidrómetro, basado en la Ley de Stokes y consisteen dejar sedimentar una suspensión de material. Con el hidrómetro se puede precisar la variacióndel peso volumétrico de la suspensión a medida que transcurre el tiempo. La Ley de Stokes

permite, por otra parte, determinar el diámetro equivalente máximo de las partículas esféricas que,al sedimentarse, se encuentran a la altura del centro del bulbo del hidrómetro en un instante dado.La combinación de ambos datos proporciona la granulometría del material en suspensión. Unaconsideración importante es el uso del agente dispersante en este ensayo. Este agente o soluciónsirve para neutralizar las cargas sobre las partículas más pequeñas de suelo, evitando que seatraigan entre sí, formando partículas mayores que sedimentarían más rápido generando unresultado erróneo. Como agente dispersante o defloculante se emplea el Hexametafosfato de Sodio

preparado en solución de 40 gr/l. Es importante verificar el pH de esta solución, pues en caso seacidice, tiende a revertirse o hidrolizarse en Ortofosfato de Sodio con lo que su acción dispersantese reduce. Para que esto no ocurra debemos procurar que el pH de la solución esté entre 8 y 9.LIMITACIONES El proceso de tamizado no provee información sobre la forma de los granos delsuelo, solamente da información sobre los granos que pueden pasar y quedar retenidos endeterminadas mallas. En muestras de cierto tamaño no siempre se puede garantizar que todas las

partículas pasen por el tamiz respectivo, ya que es posible que no sean capaces de orientarseadecuadamente para pasar a través de él. Las partículas más pequeñas podrían no haber sidototalmente separadas en el proceso de pulverización e incluso las partículas más finas (fracciónmenor que la malla #200), pueden adherirse a las partículas mayores y no pasar a través del tamizadecuado. La Ley de Stokes asume que las partículas que están sedimentándose son de formaesférica, lo cual sabemos que es falso ya que los suelos finos, que son los que se ensayan en estecaso, tienen por lo general, formas alargadas y achatadas como laminillas. CORRECCIÓN DELAS LECTURAS DEL HIDRÓMETRO Las ecuaciones que nos permiten relacionar las lecturas

del hidrómetro con la densidad de la solución, se basan en el uso de agua destilada ydesmineralizada. Como se está empleando un agente dispersante, el peso específico del líquidoresultante es apreciablemente mayor.

33. 33. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 33 Además, los hidrómetros para sueloestán calibrados a 20ºC y las variaciones de temperatura producen inexactitudes en las lecturas delhidrómetro. El valor de esta inexactitud crece conforme aumenta la variación de la temperaturaambiental respecto de la estándar (20ºC). Por otro lado, los hidrómetros están graduados por elfabricante para ser leídos en la parte baja del menisco formado por el líquido. Como lassuspensiones de suelo son opacas, no se puede leer de esta forma, por consiguiente las lecturastendrán que tomarse en la parte superior del menisco y aplicar una corrección a cada una de ellas.

Por ello se deben realizar tres correcciones, la suma de éstas es lo que se denomina “CorrecciónCompuesta” y debe ser determinada experimentalmente. La primera parte de esta corrección sedenomina “Corrección por Cero” (Rw) y se efectúa introduciendo el hidrómetro en una solución deagua con agente dispersante en las mismas proporciones a ser usadas en el ensayo y leyendo lamarca en el hidrómetro. La segunda parte de la corrección se denomina “Corrección por Temperatura” (CT) y se obtiene de la siguiente tabla: Temperatura (ºC) CT Temperatura (ºC) CT15 -1.10 23 0.70 16 -0.90 24 1.00 17 -0.70 25 1.30 18 -0.50 26 1.65 19 -0.30 27 2.00 20 0.00 282.50 21 0.20 29 3.05 22 0.40 30 3.80 Finalmente, la tercera parte de la corrección se denomina“Corrección por Menisco” (Rm) y se obtiene de la diferencia de lecturas entre la parte superior y la

parte inferior del menisco cuando insertamos el hidrómetro en una solución de agua y agente







dispersante similar a la que se empleará durante el ensayo. EQUIPOS Para este ensayo se emplealo siguiente: - Balanzas, con sensibilidad al 0.01 gr para pesar el material que pasa la malla #10 ycon sensibilidad al 0.1% del peso del espécimen a ser pesado, para el material retenido en la malla#10. - Horno, controlado por termostatos, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5°C.

34. 34. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 34 - Mallas, un juego normalizado quedebe incluir: 3”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, 3/8”, #4, #10, #20, #40, #60, #140 y #200. - Aparato Cuarteador,

para separar la muestra en especímenes representativos aproximadamente semejantes. - Cilindro deSedimentación, de 1000 mL de capacidad para colocar la suspensión de suelo con agua y agentedefloculante. - Hidrómetro, para efectuar las mediciones. - Batidora, para mezclar el suelo con elagua y el agente dispersante. ESPECÍMENES DE ENSAYO La muestra a ensayar debe ser expuesta al medio ambiente hasta que seque lo suficiente. Para obtener el espécimen de ensayo se

procederá a separar la muestra empleando un aparato cuarteador. Durante la preparación de lamuestra, ésta es dividida en dos porciones: una contiene únicamente partículas retenidas en lamalla #10 mientras la otra contiene únicamente partículas que pasan la malla #10. La masa demuestra secada al aire debe respetar los mínimos indicados en la siguiente tabla: Tamaño MáximoPulgadas mm Peso Mínimo de la Porción retenida en #10 3/8 9.5 500 gr ¾ 19.0 1 kg 1 25.4 2 kg 1½ 38.1 3 kg 2 50.8 4 kg 3 76.2 5 kg

35. 35. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 35 - El peso de la porción que pasa lamalla #10 debe ser aproximadamente 115 gr para suelos arenosos y aproximadamente 65 gr parasuelos limosos y arcillosos. DISPERSIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO - Colocar la muestraen un recipiente de 250 mL y cubrirla con 125 mL de solución al 4% en peso de Hexametafosfatode Sodio. - Mezclar bien hasta que el suelo esté totalmente húmedo. - Dejar remojar unas 16 horas(para fines de la práctica de laboratorio sólo se dejará remojar unos 20 minutos por limitaciones detiempo). - Luego de este período, dispersar muy bien la muestra con ayuda de la batidora. Para ellotransferir la mezcla de suelo, agua y defloculante al vaso de la batidora lavando cualquier residuocon agua destilada. Agregar agua destilada al vaso de la batidora hasta que esté lleno a más de la

mitad de su capacidad. - Batir durante 1 minuto (es muy importante no sobrepasar este tiempo).PRECAUCIONES - Nunca modificar la orientación de una partícula moviéndola con las manos.Puede agitarse la malla vertical y/o lateralmente para hacer que pase, pero no hacerla pasar a lafuerza. - Verificar que el peso del material antes del ensayo y la suma de los pesos de las fraccionesretenidas no difiera en más del 1%, de lo contrario habría que repetir el ensayo. - Manipular lamalla #200 con muchísimo cuidado, pues es muy delicada y susceptible de sufrir daños. - Procurar no perder material, especialmente cuando se esté lavando por la malla #200. - Un procesoinadecuado de defloculación, bien sea por emplear el agente inadecuado o efectuar mal el

procedimiento puede generar que las partículas no se separen bien con lo que estarían unidasformando partículas mayores. - Si batimos por mucho tiempo la solución podríamos destruir las

partículas friables con lo que perderíamos un rango de tamaños lo cual incidiría en la forma de la

curva granulométrica la que presentaría saltos bruscos.36. 36. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Análisis

Granulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 36 PROCEDIMIENTO Se asume quela muestra ha sido secada al aire previamente. La muestra proporcionada a los alumnos se haseparado previamente con el cuarteador. - Tomar el peso inicial de la muestra - Empleando la malla#10 separar la muestra en dos porciones: la primera constituida por el material retenido en dichamalla y la segunda constituida por el material que pasa dicha malla (pueden emplearse otras mallasmayores sobre la #10 para evitar que ésta se atasque o maltrate). Porción retenida en la malla #10: Pesar la porción total y anotar este valor. - Colocar la porción pesada en un recipiente, agregar aguahasta cubrirla y dejar remojando por al menos 15 minutos (según la Norma ASTM D 422 - 1999 el








tiempo va a depender del tipo de material fino, sin embargo para fines didácticos 15 minutos essuficiente). - Transcurrido este tiempo lavar el material por la malla #10, escurrir y colocar en elhorno durante 16 horas. - Retirar del horno y dejar enfriar hasta que la muestra pueda ser manipulada con facilidad. - Luego de esto, pesar la muestra seca y separarla en una serie defracciones usando las mallas: 3” (75 mm), 2”(50 mm), 1 ½” (37.5 mm), 1” (25 mm), ¾” (19 mm),3/8” (9.5 mm), #4 (4.75 mm) y #10 (2 mm).

37. 37. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 37 - Tamizar mediante un movimiento

vertical y lateral manteniendo la muestra en movimiento continuo sobre la superficie de la malla.En ningún caso girar o manipular fragmentos a través de la malla usando las manos. - Continuar agitando las mallas hasta que no más del 1% en peso del residuo sobre la malla pase por éstadurante 1 minuto. - Determinar el peso de cada fracción en una balanza y verificar que la suma deéstas sea igual a la cantidad de muestra inicial (que no difiera en más de 1%). Porción que pasa lamalla #10: - Registrar el peso de la fracción que pasa y cuartearla hasta obtener aproximadamente65 gr. - Pesar la porción cuarteada y anotar el valor del peso exacto en el formato correspondiente.- Iniciar la dispersión de la muestra. - Inmediatamente después de efectuada la dispersión,transferir la mezcla al cilindro de sedimentación y añadir agua destilada hasta la marca de 1000mL. - Usando la palma de la mano o el tapón de goma cubrir el extremo abierto del cilindro ygirarlo colocándolo boca arriba y boca abajo durante un minuto a fin de completar la agitación dela mezcla. - Colocar el cilindro en un lugar apropiado y comenzar a efectuar las lecturas con elhidrómetro siguiendo los intervalos siguientes:1, 2, 3, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 240, 1440 minutos. -Para efectuar las lecturas, insertar cuidadosamente el hidrómetro dentro de la mezcla, unos 30segundos antes de tomar la lectura, a fin de permitir que se estabilice. Tan pronto se tome el dato,retirar cuidadosamente el hidrómetro, limpiarlo delicadamente con papel y guardarlo en su cajahasta la siguiente lectura. Con fines prácticos, no retirar el hidrómetro durante las primeras 5lecturas. - Preparar un cilindro de sedimentación con 1000 ml de líquido compuesto de aguadestilada y de agente dispersante en la misma proporción utilizada en el cilindro con la muestra.Leer las correcciones del hidrómetro en este cilindro.

38. 38. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Análisis

Granulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 38 - Luego de efectuar la últimalectura con el hidrómetro, transferir la suspensión a una malla #200 y lavar por dicha malla conmucho cuidado hasta que el agua que escurre salga lo más transparente posible. - Trasladar elmaterial a un recipiente usando el chorro de agua para desprenderlo de la malla, procurando no

perder partículas. - Dejar reposar hasta que el material se asiente (unos 10 a 15 minutos) y luegoretirar la mayor cantidad de agua de la superficie del recipiente sin perder suelo. - Colocar elrecipiente en el horno a 110 5°C durante unas 16 horas. (Cabe resaltar que para ciertos suelosorgánicos y arcillas, esta temperatura es excesiva y puede generar cambios en la estructura internadel suelo debido a la evaporación del agua de hidratación; en estos casos, la Norma ASTM D 422recomienda emplear una temperatura media de 60°C). - Transcurrido este tiempo pesar el materialseco y tamizarlo por las mallas: #10 (2 mm), #20 (0.84 mm), #40 (0.426 mm), #60 (0.25 mm),

#140 (0.105 mm) y #200 (0.075 mm) en forma similar a lo realizado con la parte gruesa. - Pesar cada una de las fracciones y anotar estos valores, verificando que la suma no difiera en más del 1%con la cantidad inicial (Peso seco).

39. 39. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 39 CÁLCULOS Porción retenida en lamalla #10 - Llenar la primera columna del formato para análisis granulométrico por tamizado conlos pesos retenidos en las distintas mallas empleadas. - En la segunda columna colocar los

parciales retenidos expresados en porcentaje, relacionando los pesos de la primera columna con el peso inicial de la muestra total. - En la tercera columna del formato colocar los porcentajesretenidos acumulados, que como su nombre lo indica, se obtienen de sumar en forma acumulada








los retenidos parciales de las mallas anteriores. - En la cuarta columna colocar los porcentajes que pasan que son el complemento de los datos de la tercera columna. - Verificar que la suma de los pesos de todas las mallas mayores que la #10 coincida con el peso de la porción retenida en lamalla #10 que se tomó inicialmente. - La columna Ra del formato para análisis granulométrico porsedimentación son los valores de las lecturas tal y como se obtienen del hidrómetro. - Llenar lascolumnas de Rc y N aplicando las fórmulas que se indican en el formato. - Para obtener

Ncorregido multiplicar los valores de N por el porcentaje que pasa la malla #10, de modo queexista continuidad en la curva. Ncorregido va a representar a “los porcentajes que pasan”. - Para

hallar R, L y D, aplicar las fórmulas indicadas en el formato. D representa al tamaño de las partículas. - La viscosidad del agua puede obtenerse de la siguiente tabla: Temperatura (ºC) agua(gr/cm3 ) (poises) 4 1.00000 0.01567 16 0.99897 0.01111 17 0.99880 0.01083 18 0.998620.01056 19 0.99844 0.01030 20 0.99823 0.01005 21 0.99802 0.00981 22 0.99780 0.00958 230.99757 0.00936 24 0.99733 0.00914 25 0.99708 0.00894 26 0.99682 0.00874 27 0.99655 0.0085528 0.99627 0.00836 29 0.99598 0.00818 30 0.99568 0.00801

40. 40. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos AnálisisGranulométrico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 40 - Las fracciones comprendidasentre la malla #10 y la #200 se procesan en la misma forma que para el Análisis Granulométrico

por Tamizado y se escalan usando el valor que pasa la malla #10. - Finalmente se dibuja la CurvaGranulométrica. MUESTRAS EN LAS QUE SE PUEDE REALIZAR ESTE ENSAYO Esteensayo no requiere que el suelo conserve sus relaciones de fase, pero sí la proporción entre lostamaños de sus partículas, por consiguiente el requisito mínimo para realizarlo son muestras: Mab:Muestra alterada en bolsa. RESULTADOS - Graficar la curva granulométrica en el formatosemilogarítmico. - Calcular los parámetros, D10, D30, D60, Cu y Cc e indicar, según estosresultados, la clasificación del suelo analizado según Sistema Unificado de Clasificación de Suelos(SUCS). - Se recuerda que el porcentaje más fino N%, está referido a una muestra menor que eltamiz #10. Por tanto, se deben corregir los resultados por el porcentaje que pasa dicho tamiz (N%corregido). La curva granulométrica se dibuja con los valores corregidos, y a continuación de losobtenidos por el análisis por tamizado. Nota: Los formatos a llenar en para el ensayo de análisisgranulométrico realizado en el laboratorio, serán los siguientes.

41. 41. Formato 3 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DEMECÁNICA DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO PRÁCTICA N ALUMNO GRUPO FECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD: TAMIZ A.S.T.M. PESORETENIDO (gr) PARCIAL RETENIDO (%) RETENIDO ACUMULAD O (%) PORCENTAJEQUE PASA ACUMULADO (%) 3" 2" 1 1/2" Peso Inicial ___________gr Bandeja N ________ 1" 3/4" 3/8" #4 #10 Bandeja SUMA PORCENTAJE QUE PASA ACUMULADO TAMIZA.S.T.M. PESO RETENIDO (gr) PARCIAL RETENIDO (%) RETENIDO ACUMULAD O (%) <#20 Total* #20 #40 #60 #140 #200 Bandeja SUMA Separado en Tamiz #10 SI NO Pesomenor que el tamiz #10: _____________ gr Bandeja N ________ Peso seco menor que el tamiz#10 después del lavado: _____________ gr (*) Multiplicar los valores obtenidos en la columnaanterior por el porcentaje que pasa el tamiz # 10 en la muestra total.

42. 42. Formato 4 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DEMECÁNICA DE SUELOS CURVA GRANULOMÉTRICA PRÁCTICA N ALUMNO GRUPOFECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD: TAMIZ A.S.T.M. PORCENTAJE QUE PASADIÁMETRO (mm) PORCENTAJE MENOR QUE SUCS: 3" 2" HRB: 1 1/2" WL: 1" WP: 3/4" IP:3/8" D10: #4 D30: #10 D60: #20 CU: #40 CC: # 60 Gs: #140 : % #200 WS: 0 10 20 30 40 50 6070 80 90 100 0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000 PORCENTAJEQUEPASA

43. 43. Formato 5 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DEMECÁNICA DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR SEDIMENTACIÓNPRÁCTICA N ALUMNO GRUPO FECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD: PROBETA N:HIDRÓMETRO N: INICIO: Ws: %<#10: Gs: a: T: C CT: Gw: :poises K: Rw: Rm: Tiempo t









(min) T (C) Ra Rc N N correg. R L D (mm) 1 2 3 4 8 15 30 60 120 240 1440 TAMIZADO DELSEDIMENTO (Bandeja N _________) 1 100000WS S S GG G W a PORCENTAJE QUE PASA ACUMULADO GwGs K 980 30 TAMIZ A.S.T.M. PESO RETENID O (gr) PARCIAL RETENID O (%) RETENID O ACUM. (%)< #10 Total TCRwRaRc RmRaR #20 W C G R aN 1 1000 #40)(00022.00145.0 CT #60 (151H)1 1000 5.2648.280 R L #140(152H)1 1000 164.03.16 R L #200 t L KD )(000235.000289.1 CTGW

44. 44. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 44 2.2. LÍMITES LÍQUIDO Y PLÁSTICORESUMEN La muestra es procesada para remover todo el material mayor que la malla 40. Ellímite líquido se determina mediante la ejecución de varias pruebas o intentos en los cuales una

porción de la muestra es colocada en la Cuchara de Casagrande, dividida en dos partes mediante unranurador y forzada a unirse nuevamente mediante el movimiento y golpeteo continuo de lacuchara en un dispositivo mecánico estándar. Se requieren 3 ó más puntos o “intentos” dentro deun rango de contenidos de agua a fin de determinar el LL. El límite plástico se determina medianteel amasado y rolado continuo de una porción de suelo hasta que el contenido de agua se reduzca deforma tal que al llegar a formar un rollito de 3.2 mm de diámetro (aproximadamente), se agriete lamuestra. La humedad del suelo en este punto se conoce como LP. SIGNIFICADO Y USO Loslímites líquido y plástico son sólo dos de los 5 “límites” propuestos por A. Atterberg, un científicosueco dedicado a la agricultura. Estos límites son: - Límite de cohesión, o contenido de humedadcon el cual los trozos de suelo son capaces de pegarse unos a otros. - Límite de pegajosidad, ocontenido de humedad con el cual el suelo comienza a pegarse a las superficies metálicas talescomo la cuchilla de la espátula. - Límite de contracción, o contenido de humedad por debajo delcual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. - Límite plástico, ocontenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico.- Límite líquido, o contenido de humedad por debajo del cual es suelo se comporta como unmaterial plástico. A este nivel de contenido de humedad, el suelo está en el vértice de cambiar sucomportamiento al de un fluido viscoso. Los límites líquido y plástico se usan como una parte

integral del sistema de clasificación para caracterizar la fracción fina de los suelos. El límitelíquido, límite plástico y el índice de plasticidad se emplean, tanto individualmente como enconjunto, con otras propiedades de los suelos, para correlacionar el comportamiento ingenieril delos suelos, como la compresibilidad, permeabilidad, compactibilidad, propensión a la expansión yresistencia al corte. Un valor alto de límite líquido significa gran capacidad de retención de agua,como es el caso de las arcillas; los limos tienden a tener menores valores de LL.

45. 45. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 45 Los límites líquido y plástico de un suelo

pueden ser usados con el valor de humedad natural para expresar su consistencia relativa o índicede liquidez y pueden emplearse junto con el porcentaje menor que 2 m (que se obtiene a partir del Análisis Granulométrico por Sedimentación) para determinar su actividad. Estos métodos de

ensayo se emplean con frecuencia para evaluar las reacciones al clima de materiales arcillosos.Cuando estos materiales se someten a ciclos repetitivos de humedecimiento y secado, su límitelíquido tiende a crecer y esto puede emplearse para evaluar la susceptibilidad al intemperismo. Ellímite líquido de un suelo que contiene cantidades considerables de materia orgánica decreceradicalmente cuando el suelo es secado al horno antes del ensayo. Si comparamos los valores deLL obtenidos en dos muestras, una secada al horno y otra no, podemos obtener una medidacualitativa del contenido de materia orgánica en dicho suelo. LIMITACIONES Este ensayo es muysusceptible a la precisión y experiencia del operador que lo realice, ya que los parámetros en losque se basa son bastante subjetivos. Algunas variables que afectan el resultado de la prueba delímite líquido son las siguientes: - Tamaño de la masa de suelo que se coloca en la cuchara (espesor







y cantidad). - Velocidad a la cual se dan los golpes. - Tiempo de reposo del suelo en la cucharaantes de comenzar la cuenta de golpes y estado de limpieza de la misma antes de colocar la pastade suelo para el ensayo. - Humedad del laboratorio y rapidez con la que se realiza el ensayo. -Ajuste o calibración de la altura de caída. - Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura.Existen dos ranuradores: el del ASTM que resulta mejor en suelos con bajo límite líquido y el deCasagrande que tiene la ventaja de permitir un mejor control de la profundidad del suelo en lacuchara. - Condición general de la Cuchara de Casagrande. Como estos ensayos generan resultados

bastante subjetivos, es necesario controlar la mayor cantidad de variables a fin de poder obtener

valores definidos y reproducibles. EQUIPOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: - Balanzas,con sensibilidad al 0.01 gr para pesar el material que pasa la malla #10 y con sensibilidad al 0.1%del peso del espécimen a ser pesado, para el material retenido en la malla #10.

46. 46. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 46 - Horno, controlado por termostatos, capazde mantener una temperatura uniforme de 110 5°C. - Cuchara de Casagrande, es un dispositivoestándar que sirve para efectuar el ensayo de Límite Líquido. - Ranurador, herramienta hecha de

plástico o un material no corrosible con dimensiones estándar, sirve para dividir en dos partes lamuestra colocada en la Cuchara de Casagrande. - Espátula, para esparcir el suelo dentro de laCuchara de Casagrande con mas facilidad - Cápsulas de secado, hechas de un material resistente ala corrosión y al cambio de peso debido al calentamiento repetitivo, enfriamiento, exposición amateriales de pH variado y a la limpieza. Teóricamente deberían usarse tapas en las cápsulas, perono es necesario si se pesan de inmediato de modo que el suelo no pierda ni gane humedad al estar expuesto al medio ambiente. ESPECÍMENES DE ENSAYO Obtener una porción representativa dela muestra a ensayar, suficiente para proveer unos 150 a 200 gramos de material que pasa la malla40. CALIBRACIÓN DE LA CUCHARA Ajustar la altura de caída de la Cuchara de Casagrandede modo que el punto en el cual ésta entra en contacto con la base se alcance una altura de 10 0.2 mm. PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES DE ENSAYO - Preparar un espécimen deunos 250 a 300 gramos de material menor que la malla 40. - Mezclar el suelo con aguacalculando que se necesiten unos 35 a 40 golpes con la Cuchara de Casagrande para cerrar laranura que se formaría con ese material - Dejar el suelo humedeciéndose durante unas 24 horas,

cubierto para evitar que pierda agua. Esto se realiza debido a que el secado al horno y a menudo elsecado al aire, tienden a reducir el límite líquido en un 4 a 6%, a menos que el suelo sea tamizado yhumedecido unas 24 a 48 horas antes de efectuado el ensayo. - Para efectos de la práctica dellaboratorio, se proporcionará a los alumnos material previamente tamizado por la malla #40 yhumedecido.

47. 47. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 47 PRECAUCIONES - Obtener muestrasrepresentativas del suelo que quiere ensayarse. - Procurar obtener una humedad uniforme en todoel espécimen de ensayo; para ello se recomienda agregar agua a la muestra para obtener los puntosque sean necesarios, pero no agregar más suelo, si es necesario secar un poco la muestra batirla conuna espátula y dejar que se seque con el aire. - Separar una porción de suelo para hacer el ensayo

de Límite Plástico antes de mojar más el espécimen, de lo contrario va a ser muy difícil volver aquitarle humedad sin agregar más suelo. PROCEDIMIENTO Límite Líquido - Pesar seis cápsulasde secado y registrar los pesos y la identificación de cada una de ellas. Seleccionar una porción deaproximadamente 40 gramos, antes de efectuar el ensayo de límite líquido y separarla a un lado.Ésta será utilizada en el ensayo de límite plástico. - Colocar una porción del suelo preparado en laCuchara de Casagrande en la zona donde la cuchara descansa en la base. - Presionar y esparcir lamuestra con ayuda de una espátula dentro de la cuchara de modo que tenga una profundidad de 1cm aproximadamente en su punto más profundo y procurando que quede una superficie horizontal.- Tratar de eliminar las burbujas de aire del suelo. - Colocar el suelo sobrante en un recipiente ycubrirlo para que no se seque. - Formar una ranura en la muestra de suelo con ayuda del ranurador







manteniéndolo perpendicular a la superficie de la cuchara. - Girar la manivela de la Cuchara deCasagrande a razón de 2 golpes por segundo hasta que las dos porciones de suelo entren encontacto en la parte inferior de la ranura a lo largo de una distancia de 13 mm (1/2”). - Registrar elnúmero de golpes necesarios para cerrar la ranura.

48. 48. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 48 - Retirar una porción de suelo deaproximadamente 2 cm de ancho de la zona en que se cerró la ranura. Colocar la muestra en unacápsula de secado, pesarla y meterla en el horno durante 24 horas, para determinar la humedad. -

Repetir el procedimiento hasta obtener al menos 6 puntos que estén ubicados en los rangos: 25 a 35golpes, 20 a 30 golpes y 15 a 25 golpes. (aproximadamente dos puntos en cada rango) - Nota: Si serepite el procedimiento un gran número de veces con contenidos de humedad distintos y seobtienen los mismos resultados (número de golpes), clasificar al suelo como NP, es decir no

presenta límite líquido y ya no realizar el ensayo de LP. Límite Plástico - Pesar cuatro cápsulas desecado y registrar los pesos y la identificación de cada una de ellas. - De la porción separada parael ensayo de límite plástico, separar porciones de 1.5 a 2 gramos amasarlas y tratar de formar rollitos con ellas. Si transcurren 2 minutos y los rollitos no se deshacen, volver a formar la masa yrepetir el procedimiento. - Continuar de esta manera hasta que antes de los 2 minutos se halla

podido formar un rollito de unos 3 a 3.2 mm de diámetro y éste se halla fisurado inmediatamente. -Cuando esto ocurra separar la muestra ensayada en cuatro porciones y repetir los dos pasosanteriores con más muestra hasta obtener porciones combinadas, cada una de ellas debe pesar 6gramos o más. - Pesar y meter al horno durante 24 horas para determinar el contenido de humedad.- Nota: Si no se llegan a fisurar los rollitos pese a que el contenido de humedad continuedisminuyendo, clasificar al suelo como NP.

49. 49. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido yPlástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 49 CÁLCULOS - Para hallar el límite líquidograficar los puntos ( de golpes vs. humedad) en el formato y trazar una línea recta que se ajusteaproximadamente a ellos. El LL es el valor de la humedad (multiplicado por 100, sin decimales ysin signo de porcentaje) para la cual la ranura se cierra a los 25 golpes. - Para hallar el límite

plástico hallar un promedio de las humedades (multiplicadas por 100, sin decimales y sin signo de

porcentaje) de las cuatro muestras. Descartar los valores que se alejen del promedio. - Hallar elÍndice de Plasticidad: IP = LL – LP. - Como el gráfico semilogarítmico de contenido de humedadvs. logaritmo del número de golpes (para halla LL), es una línea recta, la ecuación de esta línea se

puede representar en la forma general: CNFw i log donde: w = contenido de humedad a Ngolpes Fi = índice de flujo, o sea el cambio en contenido de humedad w sobre un ciclo delgráfico semilogarítmico N = número de golpes al contenido de humedad w C = constante para ser determinada en cada suelo 12log NN w Fi - Un método alternativo para calcular el LLconsiste en aplicar la siguiente fórmula: 121.0 25 N LL N donde: N =contenido de humedad al número de golpes N obtenido en el ensayo. Como el valor de = 0.121que se emplea en la fórmula se ha obtenido de gráficas en las que N vale entre 20 y 30, esnecesario emplear este rango de valores si se quiere utilizar este método alternativo. - Se define al

Índice de Tenacidad, Tw como:50. 50. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Límites Líquido y

Plástico Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 50 i w F IP T Este valor varía generalmenteentre 1 y 3, rara vez alcanza valores mayores que 5 o menores que 1. MUESTRAS EN LAS QUESE PUEDE REALIZAR ESTE ENSAYO Este ensayo no requiere que el suelo conserve susrelaciones de fase ni su humedad, por consiguiente la muestra mínima necesaria será: Mab:Muestra alterada en bolsa. RESULTADOS - Determinar los contenidos de humedad de las seismuestras obtenidas en el ensayo de límite líquido, y graficar los resultados en un formatosemilogarítmico. El resultado debe ser una recta (curva de flujo). - Calcular el Índice de Fluidez Fiy dar la ecuación de la curva de flujo. - Calcular el límite plástico despreciando aquellos valores








que se alejen del promedio. - Calcular el índice de plasticidad, IP y el índice de tenacidad, Tw. - Enel informe debe indicarse por lo menos seis usos de los resultados obtenidos.

51. 51. Formato 6 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DEMECÁNICA DE SUELOS LÍMITES DE ATTERBERG PRÁCTICA N ALUMNO GRUPOFECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD: DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO Cápsula

N Peso de Cápsula P.cáp+suelo húmedo P.cáp+suelo seco Humedad, (%) Número de golpes, N10 15 20 3025 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Número de Golpes, NHumedad(%) 40 50 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO Cápsula N Peso de Cápsula

P.cáp+suelo húmedo P.cáp+suelo seco Humedad, (%) WL WP Fi Tw IP52. 52. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 52 4.1. COMPACTACIÓN TIPOPROCTOR RESUMEN El ensayo de compactación tipo Proctor (tanto Estándar comoModificado), es aplicable sólo a aquellos suelos que tienen 30% o menos (en peso) de partículasretenidas en la malla de ¾” (19 mm). El suelo, con un contenido de humedad seleccionado, secoloca en capas dentro de un molde de dimensiones determinadas. Cada capa es compactada por un cierto número de golpes realizados mediante el empleo de un martillo con peso y altura de caídaestandarizada. Se calcula la densidad seca resultante y se repite el procedimiento con distintoscontenidos de humedad, un número suficiente de veces como para establecer la correlación entre ladensidad seca obtenida y la humedad del suelo. Estos datos, graficados, representan la “curva decompactación”. A partir de la curva de compactación pueden obtenerse los valores de máximadensidad seca y humedad óptima. La energía, representada por número de capas, el peso y la alturade caída del martillo definirá si se trata de un ensayo de tipo “estándar” o “modificado”, mientrasque el número de golpes por capa y las dimensiones del molde, definidas por el tipo de suelo aensayar, indicarán si se trata de un ensayo tipo “A”, “B” o “C”. SIGNIFICADO Y USO El suelocolocado como relleno (terraplenes, bases de carreteras, etc), se compacta a un estado más denso

para alcanzar propiedades ingenieriles satisfactorias, como por ejemplo, resistencia al corte,compresibilidad o permeabilidad. Eventualmente, los suelos de las cimentaciones puedencompactarse para mejorar sus propiedades. Los ensayos de compactación en laboratorio, proveenlas bases para la determinación del porcentaje de compactación y contenido de humedad necesario

para lograr las propiedades ingenieriles requeridas y para controlar la construcción a fin deasegurar que se están alcanzando las especificaciones del proyecto. Generalmente el esfuerzo decompactación imparte al suelo: - Un incremento de la resistencia al corte, pues ella es función de ladensidad. - Un incremento del potencial de expansión. - Un incremento de la densidad. - Unadisminución de la contracción. - Una disminución de la permeabilidad. - Una disminución de lacompresibilidad.

53. 53. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 53 De esta lista de propiedades afectadas

por la compactación, se ve claramente que el problema de especificar la compactación es algo másque simplemente el requerimiento de incrementar la densidad del suelo. También es importanteconsiderar los efectos colaterales, por ello es muy importante especificar el tipo de suelo al cual se

aplican los criterios de compactación en un proyecto dado con el fin de eliminar, por ejemplo, problemas de cambio de volumen. Actualmente se reconoce que la estructura resultante de la masade suelos (especialmente cuando hay suelos finos presentes) se asocia íntimamente con el procesode compactación y el contenido de humedad a la cual se compactó la masa de suelo. Este conceptoes muy importante para compactar los núcleos de arcilla de represas, por ejemplo, dondeasentamientos fuertes podrían causar fracturas. Se ha encontrado que la estructura dispersa delsuelo, obtenida al compactarlo en el lado húmedo del óptimo, resulta en un suelo que tiene unaresistencia al corte algo menor, pero que puede resistir grandes deformaciones sin falla (fracturas);además, la compactación del suelo en el lado húmedo, reduce su permeabilidad. Por otro lado, laestructura floculada que resulta de compactar el suelo en el lado seco de su óptimo es menos








susceptible a la contracción pero más susceptible a la expansión; además el suelo tiende a la fallafrágil. ENSAYO TIPO PROCTOR ESTÁNDAR Este método de ensayo se aplica sólo a aquellossuelos que tienen 30% o menos (en peso) de partículas retenidas en la malla de ¾” (19 mm). Laenergía en este caso viene definida por la ejecución de la compactación en tres capas y el uso de unmartillo de 5.5 lbf (2.49 kg), que cae desde una altura de 12” (305 mm), proporcionando al sueloun esfuerzo total de compactación de unos 12400 ft-lbf/ft3 (61 ton-m/m3 ). Se presentan tresalternativas de ensayo que dependerán de la gradación del material a utilizar. Estas son:Procedimiento A: Aplicable para el material que pasa la malla 4 (4.75 mm). Puede emplearse si

20% o menos (en peso) del material, es retenido en la malla 4. Se emplea el molde de 4” (101.6mm) de diámetro. La compactación se realiza con 25 golpes por capa. Procedimiento B: Aplicable para el material que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm). Debe emplearse si más del 20% (en peso) delmaterial, es retenido en la malla 4 y 20% o menos es retenido en la malla de 3/8”. Se emplea elmolde de 4” (101.6 mm) de diámetro. La compactación se realiza con 25 golpes por capa.

54. 54. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 54 Procedimiento C: Aplicable para elmaterial que pasa la malla de 3/4” (19 mm). Debe emplearse si más del 20% (en peso) del materiales retenido en la malla de 3/8” y menos del 30% es retenido en la malla de 3/4”. Se emplea elmolde de 6” (152.4 mm) de diámetro. La compactación se realiza con 56 golpes por capa.ENSAYO TIPO PROCTOR MODIFICADO Este método de ensayo se aplica sólo a aquellossuelos que tienen 30% o menos (en peso) de partículas retenidas en la malla de ¾” (19 mm). Laenergía en este caso viene definida por la ejecución de la compactación en cinco capas y el uso deun martillo de 10 lbf (4.54 kg), que cae desde una altura de 18” (457 mm), proporcionando al sueloun esfuerzo total de compactación de unos 56000 ft- lbf/ft3 (275 ton-m/m3 ). Se presentan lasmismas tres alternativas de ensayo que en el caso del ensayo tipo Proctor estándar (A, B y C)CUADRO RESUMEN TIPO DE ENSAYO ESTÁNDAR MODIFICADO PESO DELMARTILLO 5.5 lbf (2.49 kg) 10 lbf (4.54 kg) ALTURA DE CAÍDA 12” (305 mm) 18” (457 mm)

NÚMERO DE CAPAS 3 capas 5 capas PROCEDIMIENTO DE ENSAYO A B C MATERIALEMPLEADO < 4 < 3/8” < ¾” DIÁMETRO DEL MOLDE 4” 4” 6” NÚMERO DE GOLPES 2525 56 GRADACIÓN Hasta 20% > 4 Más de 20% > 4 y hasta 20% > 3/8” Más de 20% > 3/8” y

menos de 30% > ¾”55. 55. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 55 EQUIPOS Para este ensayo se emplealo siguiente: - Horno, controlado por termostatos capaz de mantener una temperatura uniforme de110 5°C. - Balanzas, con sensibilidad de 0.01 gr para especímenes de hasta 200 gr (sin incluir el

peso de la cápsula de secado) y con sensibilidad de 0.1 gr para especímenes de más de 200 gr. -Cápsulas de secado, hechas de un material resistente a la corrosión y al cambio de peso debido alcalentamiento repetitivo, enfriamiento, exposición a materiales de pH variado y a la limpieza.Teóricamente deberían usarse tapas en las cápsulas, pero no es necesario si se pesan de inmediatode modo que el suelo no pierda ni gane humedad al estar expuesto al medio ambiente. - Desecador,

para conservar las muestras que por alguna razón no pueden ser pesadas inmediatamente después

de sacarse del horno. Este equipo evita que absorban la humedad del ambiente. - Moldes, de 4” o6”, dependiendo del procedimiento que se va a utilizar. Constan de un collarín que se adapta almolde para facilitar la compactación de la última capa. - Martillo de compactación, que puede ser estándar o modificado según el tipo de ensayo que se vaya a realizar. Existen martillos manuales ymartillos de acción automática. - Mallas, para verificar el procedimiento a emplear. Se necesitan

para ello las mallas 4, 3/8” y ¾”. ESPECÍMENES DE ENSAYO La muestra requerida para los procedimientos A y B es de aproximadamente 16 kg y para el procedimiento C, 29 kg de sueloseco. Por consiguiente, la muestra de campo suele tener una masa húmeda de al menos 23 y 45 kg,respectivamente. Para preparar la muestra se debe determinar el porcentaje de material retenido enlas mallas 4, 3/8” y ¾”, a fin de seleccionar el procedimiento apropiado.







56. 56. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 56 PREPARACIÓN DEL EQUIPOSeleccionar el molde de compactación apropiado de acuerdo al procedimiento a utilizar (A, B o C)y el martillo adecuado para el tipo de ensayo a ejecutar (estándar o modificado). Determinar yregistrar la masa del molde redondeándola al gramo. Ensamblar el molde y la base. Verificar que elmartillo se encuentre limpio y en correctas condiciones de funcionamiento y que sus partes noestén sueltas. COMENTARIOS Y PRECAUCIONES - Para que un ensayo sea estándar (tanto elProctor Estándar como el Proctor Modificado son ensayos estándar), los resultados deben ser

reproducibles. Si realizamos un ensayo Proctor a un suelo con partículas granulares las partículasvan a romperse por efecto del impacto, por consiguiente, si reutilizamos la muestra para obtener otro punto de la curva de compactación ya no estaremos trabajando sobre el mismo suelo y losresultados no van a ser representativos ni reproducibles. - Cuando se trabaja con suelos secados alaire, debe mezclarse la muestra con agua al contenido de humedad deseado y dejarse “curar” oreposar aproximadamente 24 horas a fin de que el agua se distribuya uniformemente en todo elsuelo y no se obtengan resultados erráticos. - Debe procurarse que las tres o cinco capas(dependiendo de si el ensayo es estándar o modificado) sean aproximadamente del mismo espesor,

pues de lo contrario pueden producirse resultados erráticos en lugar de una curva continua. - Elmolde de compactación debe colocarse sobre una superficie que no vibre durante el proceso decompactación de manera que la energía de compactación no se pierda en producir desplazamientosen la base. La ASTM recomienda hacer descansar el molde sobre un bloque rígido de concreto conuna masa de por lo menos 200 lbm (91 kg) PROCEDIMIENTO - No reutilizar muestras de sueloque hayan sido previamente compactadas en laboratorio. - Con ayuda de un vernier, medir dosveces la altura y el diámetro interior del molde de compactación a fin de determinar su volumen

promedio. Además, pesar y registrar la masa del molde de compactación. - Se proporcionará a losalumnos una bandeja que contiene suelo correspondiente al procedimiento que indicará el jefe de

práctica.57. 57. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos Compactación

Tipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 57 - Se prepararán 5 muestras con unacantidad de suelo que va ha depender del tipo de procedimiento (A, B ó C) cada una, que tengan

contenidos de agua tales que rodeen al contenido de humedad óptima estimado. - Usar aproximadamente 3 kg del suelo tamizado para cada espécimen si se emplea el procedimiento A oB y unos 6 kg si se emplea el procedimiento C. - Primero debe prepararse un espécimen con uncontenido de humedad cercano al óptimo (que será indicado por el jefe de práctica). Esto se lograañadiendo repetidamente cantidades conocidas de agua y mezclando. Con la práctica, usualmentees posible encontrar visualmente una humedad cercana a la óptima, ya que típicamente los suelosque se encuentran con su contenido óptimo de humedad pueden ser amasados hasta formar unterrón que se mantiene unido cuando cesa la presión de la mano, pero que se quiebra limpiamenteen dos secciones cuando se le quiere doblar. - Seleccionar contenidos de humedad para el resto delos especímenes de modo de proveer al menos dos por encima y dos por debajo del valor dehumedad óptima, espaciados entre sí aproximadamente 2%. - Cuando se realiza el ensayo en

suelos con contenido significativo de limos y arcillas, es recomendable preparar los especímenescon sus respectivos contenidos de humedad el día anterior a la ejecución del ensayo y dejarlosreposando en un recipiente o bolsa sellada a fin de uniformizar la cantidad de agua en la muestra.Para efectos de la práctica de laboratorio y por cuestiones de tiempo, se obviará esta preparación

previa, y se asumirá que la humedad es constante en todo el espécimen. - Ensamblar y asegurar elmolde a la base. El molde debe descansar en una superficie uniforme y rígida como la que

proporciona un cubo de concreto de aproximadamente 200 lbm (91 kg). - Compactar el espécimenen tres o cinco capas según el tipo de ensayo que se esté empleando. Cada capa debe ser deaproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentro delmolde y acomodarlo hasta lograr un espesor uniforme. - Aplastar el suelo ligeramente con ayuda







del martillo para que la superficie a compactar no esté fofa ni suelta. - Realizar la compactaciónempleando el martillo y el número de golpes correspondientes.

58. 58. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 58 - Es importante señalar que luego deefectuadas las primeras dos o cuatro capas (en los ensayos estándar y modificado,respectivamente), todo el material que quede sin compactar, adherido a las paredes del molde, debeser removido antes de añadir el suelo correspondiente a la capa siguiente. - Para la última capa,colocar el collar de extensión a fin de facilitar el procedimiento de compactado. La cantidad de

suelo utilizado debe ser tal que la última capa se extienda ligeramente hasta el collar, pero sinexceder ¼” (6 mm) por encima del molde. - Una vez finalizada la compactación, retirar el collar yla base, remover el suelo excedente con ayuda de un cuchillo, determinar y registrar el peso delmolde con el suelo compactado aproximándolo al gramo. - Remover el material del molde yobtener un espécimen de humedad usando todo el suelo o una porción representativa (para efectosde la práctica, por razones de espacio, se empleará una porción representativa extraída de la zonacentral del molde). - Determinar y registrar el peso de una cápsula de secado - Colocar elespécimen húmedo en la cápsula de secado. - Determinar el peso de la cápsula de secado con elespécimen húmedo, y registrar este valor. - Colocar la cápsula con el material en el horno y dejarlosecar aproximadamente 16 horas, luego de esto, pesar la muestra cada hora para verificar que sehaya llegado a un peso constante. Como regla práctica, y para efectos de la práctica de laboratorio,

para evitar pesar varias veces, se recomienda secar la muestra durante 24 horas. - Transcurrido estetiempo retirar la cápsula del horno y dejar enfriar ligeramente la cápsula (de modo que seafácilmente manipulable) - Determinar el peso de la cápsula con el material secado en horno usandola misma balanza que en los casos anteriores, y registrar este valor. - Repetir el procedimiento paracada contenido de humedad.

59. 59. Pontificia Universidad Católica del Perú Laboratorio de Mecánica de Suelos CompactaciónTipo Proctor Laboratorio de Mecánica de Suelos 2012-1 59 CÁLCULOS - Para cada espécimencalcular la humedad (en forma similar a lo efectuado en las prácticas de laboratorio anteriores). -Con el peso del molde y el peso de molde con suelo, calcular el peso total del suelo. - Conocidaslas dimensiones del molde y el peso total del suelo, calcular su peso específico húmedo. -

Conocidos el peso específico húmedo y la humedad de cada espécimen, calcular sus pesosespecíficos secos respectivos. MUESTRAS EN LAS QUE SE PUEDE REALIZAR ESTEENSAYO Este ensayo no requiere mayores exigencias por lo que puede emplearse como mínimo:Mab: Muestra alterada en bolsa. RESULTADOS - Presentar la gráfica de la Curva deCompactación y una tabla indicando los valores obtenidos en el ensayo ( vs. d). - Dibujar en lamisma gráfica la curva de saturación empleando el valor de Gs que se indicará durante la práctica.- Hallar la máxima densidad seca y el contenido óptimo de humedad. Nota: El formato a llenar

para el ensayo de compactación tipo Proctor, será el siguiente:60. 60. Formato 7 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ LABORATORIO DE

MECÁNICA DE SUELOS COMPACTACIÓN TIPO PROCTOR PRÁCTICA N ALUMNOGRUPO FECHA / / MUESTRA: PROFUNDIDAD: TIPO PROCEDIMIENTO PESO gr

DIAMETRO cm Estándar Modifica. A B C ALTURA cm VOLUMEN cm³ DETERMINACIÓNDE LA DENSIDAD SECA Muestra N 1 2 3 4 5 Peso molde + Sue. Húmedo, gr Peso de SueloHúmedo, gr Densidad Húmeda, (gr/cm³) Densidad Seca, d (gr/cm³) DETERMINACIÓN DELCONTENIDO DE HUMEDAD Cápsula N Peso de Cápsula Peso Cápsula + Suelo Húmedo Pesode Cápsula + Suelo Seco Humedad, (%) d máx = ópt = Densidadsecagr/cm3 Humedad %

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