Limite de Contraccion

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA

“Año de la Integración Nacional y El Reconocimiento de Nuestra Diversidad”

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

LIMITE DE CONTARCCION

CATEDRATICO : ING. MILLA SIMON, Dionisio

CÁTEDRA : MECANICA DE SUELOS TOMA DE MUESTRAS

ALUMNO : BERNAOLA MEZA, Joel David

SEMESTRE : V

SECCIÓN : A1

TURNO : MAÑANA

HUANCAYO – 2012

1. OBJETO


1.1 determinar el límite de contracción de la muestra.

2.- NORMAS DE REFERENCIA

AASHTO T 92 – 97 (2001)

ASTM D 427 – 98

3.- EQUIPOS Y MATERIALES

Vasijas de evaporación– De porcelana, de 115 mm y de 150 mm de diámetro

aproximadamente.

Espátula– De 76 mm de longitud y 20 mm de ancho.

Recipiente para contracción– De porcelana o de metal Monel (aleación de

níquel y cobre) con una base plana y de 45 mm de diámetro y 12.7mm de

altura.

Regla de metal– de 100 mm o más de longitud.

Recipiente de vidrio– de 50 mm de diámetro y 25 mm de altura, con bordes

lisos y nivelados.

Placa de vidrio– Con tres patas metálicas salientes para sumergir la muestra

de suelo en mercurio.

Probeta– Con capacidad de 25 ml y graduada cada 0.2 ml.

Balanza– Con sensibilidad de 0.1 g.

Mercurio– Suficiente para llenar el recipiente de vidrio, hasta que rebose.

Horno– termostáticamente controlado y que pueda conservar temperaturas

constantes y uniformes hasta 110° ± 5° C, para secar la muestra.

Guantes de asbesto y de caucho.

1.- EXPOSICION GENERAL:

Los suelos susceptibles de sufrir grandes cambios de volumen cuando se someten a

cambios en su contenido de humedad, son problemáticos si se usan para rellenos en

carreteras o ferrocarriles, o si se utilizan para la fundación de elementos estructurales.

Los cambios de volumen pueden motivar ondulaciones en las carreteras y grietas en

las estructuras debido a que los cambios de volumen usualmente no son uniformes.

La práctica se comienza con un volumen de suelo en condición de saturación

completa, preferiblemente (pero no absolutamente necesario) a un contenido de


humedad cercano o superior al límitelíquido. El suelo se deja entonces secar Durante

el secado se supone que bajo cierto valor límite de contenido de humedad, cualquier

perdida de humedad en el proceso está acompañada por una disminución en el

volumen global de la muestra (o relación de vacíos). A partir de este valor límite en el

contenido de humedad, no es posible producir cambios adicionales en el volumen del

suelo por perdida adicional de agua de poros. Este valor inferior limitante en el

contenido de humedad se denomina límite de contracción.

La relación de contracción sea una indicación de cuanto cambio de volumen puede

presentarse por cambios de la humedad de los suelos. La relación de contracción se

define como la relación del cambio de volumen del espécimen o muestra de suelo

como un porcentaje de su volumen seco al cambio correspondiente en humedad por

encima del límite de contracción expresado como un porcentaje del peso seco del

suelo obtenido luego de ser secado al horno. Esta definición de una relación de

contracción SR como la gravedad especifica aparente de la galleta de suelo:

Lc = W% – (((Vh – Vs)/Ws) x 100)

5.- MUESTRA

Se toma una muestra que pese aproximadamente 30 g, de una porción de material

completamente mezclado, que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40), de acuerdo con los

métodos descritos en la norma.

6. – PROCEDIMEINTO

La muestra se coloca en la vasija de evaporación y se mezcla completamente

con agua suficiente para llenar completamente los vacíos del suelo y para

hacerla lo suficientemente pastosa, de manera que sea fácilmente manejable

en la cápsula, evitando la formación de burbujas de aire.

El interior del recipiente para contracción se reviste con una capa delgada de

vaselina o cualquier grasa pesada, para evitar la adhesión del suelo al

recipiente.

Se coloca una cantidad de suelo húmedo igual o cercana a la tercera parte del

volumen del recipiente de contracción en el centro de éste y se fuerza para que

fluya hacia los bordes golpeándolo suavemente sobre una superficie firme y

acolchonada por varias hojas de papel secante o un material similar. A

continuación, se agrega una cantidad de suelo aproximadamente igual a la


primera porción y se golpea el recipiente hasta que el suelo esté

completamente compactado y todo el aire incluido haya sido expulsado. Se

agrega más suelo y se continúan los golpes del recipiente hasta que éste se

llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se quita con la

regla metálica y el suelo adherido a la superficie externa del recipiente deberá

ser limpiado.

Cuando se haya llenado el recipiente, se enrasa, se limpia, y se pesa

inmediatamente, se anota como masa del recipiente y del suelo húmedo

(W1).La masa de suelo se deja secar en el aire, a temperatura ambiente, hasta

que el color de la misma cambie de oscuro a claro. Luego, ésta será secada en

el horno a temperatura de 110° ± 5° C, hasta alcanzar masa constante; se

pesará anotándose como masa del recipiente y del suelo seco (W2).Muestras

que contengan materia orgánica o cuya constitución pueda alterarse a la

temperatura especificada, se secarán a 60° C.

La capacidad del recipiente de contracción, en cm³, la cual es también el

volumen de la masa de suelo húmedo, se determinará llenando el recipiente

con mercurio hasta rebosar eliminando el exceso, haciendo presión con la

placa de vidrio sobre la parte superior del recipiente, y midiendo el volumen de

mercurio retenido en éste, con la probeta graduada. Se anotará como volumen

de la masa de suelo húmedo (V).Alternativamente, el volumen del recipiente se

puede determinar pesando el mercurio retenido en el recipiente con

aproximación a 0.1 g y se calcula el volumen en cm³ empleando la fórmula V =

M / D, donde M es la masa de mercurio desplazada, en gramos, y D = 13.5

g/cm³ (densidad del mercurio). Este volumen debe registrarse como el volumen

de la pastilla de suelo húmedo, V.

El volumen de la masa de suelo seco se determina de la siguiente manera:

El recipiente de vidrio se llena de mercurio hasta rebosar y el exceso de

mercurio deberá removerse presionando firmemente la placa de vidrio

con tres salientes sobre la parte superior del recipiente.

Cualquier porción de mercurio que se derrame, la cual puede quedar

adherida a la parte externa del recipiente se deberá limpiar

cuidadosamente. El recipiente lleno de mercurio se coloca en la vasija

de evaporación y la pastilla de suelo seco se coloca sobre la superficie

del mercurio. Esta será forzada cuidadosamente para sumergirla en el


mercurio por medio de la placa de vidrio con las tres salientes (Figura1),

presionándola firmemente sobre el recipiente.

Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo. El

volumen de mercurio que sea desplazado se mide en la probeta

graduada y se anota como el volumen de suelo seco (Vo) o,

alternativamente, determinando la masa de Mercurio con aproximación

a 0.1 g y calculando el volumen en cm³, usando la fórmula V = M/D,

donde M es la masa de mercurio desplazada, en gramos, y D = 13.5

g/cm³ (densidad del mercurio).

Después de ser limpiado, se pesa el recipiente de contracción y se anotará sumasa (W3).

Figura 1. Aparato para determinar la contracción volumétrica

7.- CÁLCULO DEL CONTENIDO DE AGUA

El contenido de agua del suelo en el momento en que éste fue colocado en el

recipiente, expresado como un porcentaje del peso seco del suelo, se calculará de la

siguiente forma:

Dónde:

W = contenido de agua del suelo (%),

W1= masa de suelo húmedo y el recipiente (g),

W2= masa de suelo seco y el recipiente (g), y

W3= masa del recipiente (g).


8.- CÁLCULO DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN

El límite de contracción de un suelo se define como el contenido máximo de agua,

por debajo del cual una reducción de la cantidad de agua, no causa una

disminución de volumen de la muestra de suelo, pero al cual un aumento en el

contenido de agua sí produce un aumento en el volumen de la masa de suelo.

El límite de contracción (LC) se calcula de los datos obtenidos en la determinación

de la contracción volumétrica, así:

Dónde:

LC = límite de contracción (%),

w = contenido de agua (%),

V = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm³),

Vo = volumen de la pastilla de suelo secada al horno (cm³),

Wo = masa de la pastilla de suelo seco (Wo = W2 -W3) (g), y

w g = masa unitaria del agua (g/cm³) (aproximadamente 1.0 g/cm³ .


TRABAJO DE GABINETE

CALCULOS PARA DETERMINAR EL LIMITE DE CONTRACCION:

El peso de la muestra de suelo húmeda dentro del recipiente de contracción obtenido es:

W1 = 56.8gr.

A continuación se procedió a pesar la pastilla más el recipiente de contracción retirada del horno y se obtuvo el valor de :

W2 = 50.7 gr.

peso de la capsula:

W3 = 20.5 gr.

W% = Ww x 100 = (W1-W2) x100 = (56.8gr.- 50.7gr.) = 20.2 %

Ws (W2-W3) (50.7gr.-20.5 gr.)

Se determinó el volumen del recipiente de contracción con la ayuda del

mercurio obteniendo V1:

V = 17.7 cm3

Seguidamente se procedió a sumergir la pastilla de suelo dentro del recipiente de contracción que contenía el mercurio con lo que se obtuvo el valor del volumen desplazado de mercurio, gracias a un recipiente volumétrico con medida y se obtuvo el V0:

V0 = 17.2 cm3

Una vez obtenido todos los elementos podemos reemplazarlos en la expresión siguiente y poder calcular el Límite de Contracción Lc:

Lc= W% – (((V – V0)/W0) x 100)

Lc = 20.2– (((17.7 cm3 – 17.2 cm3)/50.7 gr.) x 100) = 19.21 %


CONCLUSION

1. Los factores de contracción cubiertos por este método de ensayo se pueden determinar únicamente en suelos básicamente finos (cohesivos), que presenten resistencia cuando se secan al aire.

2. Se supone normalmente que el término límite de contracción en porcentaje, expresado como un contenido de agua, representa la cantidad de agua necesaria para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, cuando se halle en su relación de vacíos más baja, obtenido ese valor por secado (generalmente en el horno). Así, el concepto del límite de contracción se puede emplear para evaluar el potencial de contracción, es decir, la posibilidad que se desarrollen grietas en obras que incluyen suelos cohesivos.

3. Los límites líquido y plástico pueden utilizarse para predecir la presencia potencial de problemas en suelos debido a su capacidad de cambio de volumen. Sin embargo, para obtener una indicación cuantitativa de cuanto cambio una humedad puede presentarse antes de que se presente un apreciable cambio volumétrico y obtener, si dicho cambio volumétrico ocurre, una indicación de la cantidad de ese cambio, es necesario hacer un ensayo del límite de contracción.

4. Lo siguiente se aplica a todos los límites especificados en esta norma: Con el propósito de determinar la conformidad con estas especificaciones, un valor observado o un valor calculado debe ser redondeado “a la unidad más cercana”.

5. Los valores expresados en unidades SI deben considerarse como los normativos.

6. El límite de contracción de la muestra es :

RECOMENDACIONES

1. Precaución – El mercurio es una sustancia peligrosa que puede causar efectos nocivos en la salud si su vapor se inhala por mucho tiempo, o si se pone en contacto con la piel. Siempre que se use mercurio deberán adoptarse las siguientes precauciones:

Mantenerlo en un recipiente de cristal sellado e irrompible. Trabajar siempre en un área bien ventilada. Evitar el contacto directo con el mercurio y usar guantes. Evitar el esparcimiento incontrolado de partículas, efectuando la parte del

ensayo que requiera uso de mercurio en un recipiente grande que pueda recoger lo que se derrame durante el ensayo

Las partículas no controladas deben limpiarse de la mejor manera posible, empleando un procedimiento que resulte idóneo.


ANEXO

1. 00La galleta de suelo seco se sumerge en el mercurio para determinar el volumen de mercurio desplazado utilizando una placa de vidrio plástica con tres apoyos. Nótese que los apoyos no penetran la galleta de suelo.

2. El interior del recipiente para contracción se reviste con una capa delgada de vaselina o cualquier grasa pesada, para evitar la adhesión del suelo al recipiente.

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