MECÁNICA DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” - TRUJILLO

Facultad de Ingeniería

Escuela Profesional de Ingeniería Civil

TEMA : LÍMITE DE CONTRACCIÓN Y PESO ESPECÍFICO

NOMBRE DEL CURSO : MECÁNICA DE SUELOS

PROFESOR : ING. DANILO QUISPE VÁSQUEZ

FECHA : Trujillo, 10 DE MAYO DEL 2013

OBSERVACIONES:

1.- …………………………………………………………………………………………………………

2.- …………………………………………………………………………………………………………

3.- …………………………………………………………………………………………………………

NOTA: ……............................. ................................................

INGENIERÍA CIVIL 2013-I

INTEGRANTES CÓDIGO

ALCANTARA CORREA STEPHANI

CHÁVEZ HUAMÁN ANDY 2102057823

DE LA CRUZ MELÉNDREZ LUIS FELIPE 2110061565

DÍAZ CISNEROS LUIS ANTHONY 2110061705

NUÑEZ CIGÚEÑAS BELSY 2101035802

ROMERO CACHO JORGE 2101035805

TELLO GAVIDIA ALEJANDRO 2110060162

ULCO ALVA DIEGO 2110061204

VILLARREAL CASTILLO KAREN ELIZABETH 2102058712

MECÁNICA DE SUELOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

EN NUMERO EN LETRA FIRMA DEL PROFESOR

INFORME Nº1 -2011-II/UCV/FAI/EIC/CHAG

DE : Chávez Huamán Andy Gerson

PARA : Ing. Danilo Quispe Vásquez

ASUNTO : LIMITE DE CONTRACCION Y PESO

ESPECIFICO

FECHA Y LUGAR : 10 de mayo del 2013, Trujillo

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Me es grato dirigirme a su persona para saludarlo cordialmente y asimismo adjuntar al

presente desarrollo del informe titulado “LÍMITE DE CONTRACCIÓN Y PESO ESPECÍFICO”.

Es todo en cuanto tengo que informar, me despido afectuosamente.

Atentamente

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Chávez Huamán Andy Gerson

PRESENTACIÓN

En el presente informe trataremos todo lo referente a un “límite de contracción y peso

específico” desde su concepto y su procedimiento hasta la aplicación con nuestra porción

de terreno que tenemos obteniendo así nuestros propios datos con los que se podrá

trabajar.

En el estado semisólido, el proceso el decrecimiento de volumen del suelo es

precisamente igual al valor de agua perdida por evaporación. Sin embargo cuando el

contenido de humedad llega a un cierto valor mínimo, la muestra deja de disminuir su

volumen con la pérdida de humedad pero el peso de la muestra continúa decreciendo.

Puede decirse que en ese punto la muestra pasa de un estado semisólido a uno sólido. El

límite entre los dos estados es marcado por el cambio de color de oscuro a claro y el

contenido de humedad correspondiente a dicho límite Atterberg lo denominó “límite de

contracción”.

En el estado semisólido, los vacíos están completamente llenos de agua. La superficie

libre de agua se localiza dentro de la superficie de la muestra y la tensión superficial

ejerce en la superficie exterior de la muestra una presión distribuida uniforme, comparable

a la presión externa actuando como una presión hidrostática en cada punto perpendicular

a la superficie externa de la muestra. Por esta razón el aire no puede entrar en la arcilla

ya que la presión ejercida por la tensión superficial es más pequeña que la presión

requerida para comprimir o contraer la arcilla.

En el límite líquido la presión ejercida por la tensión superficial del agua o “presión capilar”

es prácticamente igual a cero.

Ahora bien con el desarrollo del curso durante este ciclo, nuestro de deber es lograr

aprovechar al máximo todo que lo que se pueda aprender de estos temas ya que LA

MECANICA DE SUELOS es muy importante en el desarrollo de nuestra carrera y sobre

todo de mucha importancia para evitar problemas posteriores ya en trabajos de gran

magnitud.

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ÍNDICE

TEMAS PÁGINAS

PRESENTACIÓN……………………………………………………..

INTRODUCCIÓN……………………………………………………..

OBJETIVOS ……………………………………………….……..

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO …………………………..….…….

CONCLUSIÓN …………………………………………………….…

ANEXOS ………………………………………………….…….

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INTRODUCCIÓN

De los distintos métodos existentes para realizar el LÍMITE DE CONTRACCIÓN Y PESO

ESPECÍFICO, quizá el más utilizado sea la tamización con tamices acoplados en

cascada.

Límite de Contracción (ASTM D-427)

Una muestra de suelo secada lentamente (sometida a desecación), formará un menisco

capilar entre los granos individuales del suelo. Como resultado, los esfuerzos entre los

granos (esfuerzos efectivos o intergranulares), aumentarán y el suelo disminuirá de

volumen. A medida que la contracción continúa, el menisco se hace más pequeño y los

esfuerzos capilares se incrementan, lo cual reduce aún más el volumen. Se llega hasta un

punto donde no hay mayor reducción de volumen, pero el grado de saturación es

esencialmente 100 %. El contenido de agua al cual esto ocurre se define como límite de

contracción (LC, SL o wS).

En este punto, el menisco capilar comienza a retraerse bajo la superficie del suelo y el

color de la superficie cambia de uno resplandeciente a una apariencia uniforme (el mismo

efecto se observa cuando un suelo dilatante se retrae bajo la superficie, que adquiere

apariencia uniforme (parda) debido a la reflectividad en los cambios en superficie).

También puede decirse que el límite de contracción es el menor contenido de humedad al

que una muestra de suelo no reducirá volumen con posterior secado.

Determinación del Límite de Contracción

Atterberg (1911), originalmente trabajó con pequeñas barras de arcilla que dejó secar

lentamente. Observó el punto en el cual el color cambiaba y al mismo tiempo anotó que la

longitud era esencialmente mínima en ese punto.

Terzaghi propuso que uno podría medir el volumen seco y la masa seca y a la vez

calcular el contenido de agua en el punto de mínimo volumen. En la figura 2 se ilustra este

procedimiento. Una pequeña cantidad de suelo de masa total Mi se coloca en un pequeño

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recipiente de volumen conocido Vi y se permite un secado lento. Luego de tener la masa

seca al horno Ms, el volumen se suelo seco Vd se mide pesando la cantidad de mercurio

que la muestra de suelo desplaza. El límite de contracción se calcula a partir de alguna de

las siguientes expresiones:

Aunque el límite de contracción fue una popular prueba de clasificación durante los años

20, está sujeta a considerable incertidumbre y por ello no se practica más. El ensayo tiene

algunas características indeseables: involucra errores como resultado de burbujas de aire

en la muestra de suelo seco, agrietamiento durante el secado, pesado y otras medidas de

error y el peligro de envenenamiento al operador con mercurio. Casagrande sugirió secar

muestras grandes y medir físicamente sus dimensiones para evitar el problema del

envenenamiento por mercurio.

Uno de los mayores problemas con el límite de contracción, es que la cantidad de

contracción depende no solo del tamaño del grano, sino de la fábrica inicial del suelo. El

estándar, por ejemplo la designación ASTM D427; del procedimiento, es comenzar con un

límite de humedad cercano al límite líquido. Sin embargo, especialmente con arcillas

limosas y arenosas, frecuentemente se produce un límite de contracción mayor que el

límite plástico, lo cual carece de sentido. Casagrande sugiere que el contenido inicial de

agua sea ligeramente mayor que el límite plástico, si es posible, pero debe admitirse que

es imposible evitar atrapar burbujas de aire.

Si el suelo está en estado natural inalterado, entonces el límite de contracción es

frecuentemente mayor que el límite plástico debido a la estructura del suelo. Esto es

especialmente cierto para arcillas altamente sensibles según Karlsson (1977). En la tabla

a continuación se presenta la sensibilidad de la arcilla respecto del límite de contracción

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La Public Road Administration (USA), ha desarrollado otro método para la determinación

del límite de contracción de los suelos en donde no se requiere contar con el peso

específico relativo de los sólidos. En este, el suelo se remoldea hasta una consistencia

cercana al límite líquido, añadiendo agua si es preciso y se llena una cápsula de volumen

conocido. La superficie se alisa con espátula y se protege con vidrio ; se seca al horno y

se pesa hasta tener peso constante, que se anota. Se determina el volumen de la muestra

seca y así se tienen las cantidades :

V1 = volumen de la muestra húmeda, igual al de la cápsula.

W1 = peso de la muestra húmeda

V2 = volumen de la muestra seca

Ws = peso de la muestra seca

En la figura se muestran las cantidades anteriores, siendo iguales las escalas 1 gr = 1

cm³. Así, la relación de disminución de peso por pérdida de agua en el secado es una

recta con 45° de inclinación para humedades superiores al límite de contracción.

El punto (2) representa el límite de contracción secándolo desde la condición inicial (1). Al

llegar al secado total (3) ya no varía el volumen. En (2) no hay cambio brusco sino

transición gradual y en suelos muy plásticos en el tramo (2) - (3) se da contracción

adicional mientras que en suelos de muy baja plasticidad hay expansión.

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De la figura se puede obtenerse el límite de contracción aplicando la definición de

contenido de agua:

Contracción y Expansión

Las grietas de contracción pueden presentarse localmente cuando las presiones capilares

exceden la cohesión o resistencia a la tensión del suelo. Estas grietas, parte de la

microestructura de la arcilla, son zonas de debilidad que pueden reducir significativamente

la resistencia general y afectan la estabilidad de taludes de arcilla y la capacidad de carga

de fundaciones. La corteza desecada y agrietada usualmente se encuentra sobre

depósitos de arcilla blanda y afecta la estabilidad de, por ejemplo, terraplenes de

autopistas construidas sobre estos depósitos.

La contracción y grietas de contracción son causadas por evaporación de la superficie en

climas secos, disminuyendo el nivel de la tabla de agua y eventualmente la desecación

del suelo causada por los árboles durante temporadas de sequía en climas húmedos.

En la siguiente tabla se presenta la experiencia de U.S. Bureau of Reclamation sobre

investigaciones de suelos expansivos y arcillas expansivas, toda vez que al cambiar el

clima de seco a húmedo y los suelos tienen nuevamente acceso al agua tienden a

incrementar su volumen o expandirse.

El proceso de contracción y expansión no es reversible, el suelo tiene memoria de su

historia de esfuerzos y mostrará los efectos de contracción previo y ciclos de secado. Así,

arcillas blandas se convierten en sobreconsolidadas y menos compresibles debido al

efecto del incremento en los esfuerzos efectivos causados por acción capilar.

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En la siguiente figura se presenta la correlación entre la expansión y el colapso con el

límite líquido y la densidad seca in situ de los suelos, basada en la experiencia del U.S.

Bureau of Reclamation.

El suelo seco se expande al mojarse e inversamente, el suelo húmedo se contrae al

secarse. Se sabe que el agua puede sacarse del suelo húmedo por compresión ; el suelo

seco ejerce una gran presión cuando se está humedeciendo. Se puede medir la cantidad

de presión que un suelo seco o coloide ejerce cuando se está humedeciendo.

El hinchamiento de los suelos se define como el fenómeno que ocurre cuando aumenta el

volumen de un sólido y disminuye su cohesión, mientras éste absorbe un líquido sin

perder su homogeneidad aparente.

Factores que afectan el hinchamiento:

1. Tipo de arcilla, arena superficial, arreglo estructural, densidad de la carga

superficial, fuente de la carga.

2. Cationes y aniones asociados con la arcilla.

3. Materia orgánica.

4. Sesquióxidos.

5. Agua entre las capas de arcilla.

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MATERIAL Y EQUIPO:

MATERIALES

- Muestra de suelo

EQUIPO

➢ Recipiente de vidrio

➢ Recipiente de contracción

➢ Horno con temperatura controlada

➢ Muestra de suelo

➢ Balanza (Adventure Pro, Modelo AV8101C, serie 8030311036)

➢ Placa de vidrio

➢ Espátula

➢ Botella con agua

➢ Copa de Casagrande

➢ Mercurio

➢ Guantes

➢ Anti-aderente.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO:

1. Recubrir el interior del molde con una capa delgada de lubricante (por ejemplo,

vaselina o aceite de silicón para prevenir la adherencia de suelo al molde).

2. Colocar una porción de suelo húmedo de aproximadamente un tercio de la

capacidad del molde en el centro de este y extenderlo hasta los bordes, golpeando

el molde contra una superficie firme recubierta con papel secante o similar.

3. Agregar una porción similar a la primera y golpear el molde hasta que el suelo este

completamente compactado y todo el aire atrapado suba a la superficie.

4. Agregar material y compactar hasta que el molde este completamente lleno y con

exceso de suelo sobre el borde.

5. Enrasar con la regla y limpiar posibles restos de suelo adherido al exterior del

molde.

6. Inmediatamente de enrasado, pesar el molde con el suelo compactado. Restar la

masa del molde determinando la masa del suelo húmedo (mh). Registrar

aproximando a 0.01 g.

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7. Dejar secar lentamente al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se

despegue de las paredes del molde o hasta que cambie de color oscuro a claro.

8. Nota: Se recomienda efectuar el ensaye, hasta el inicio del secado, en cámara

húmeda. Si no se cuenta con este dispositivo se deben tomar todas las

precauciones necesarias para reducir la evaporación.

9. Secar en horno a 1105 oC hasta masa constante.

10. Nota: El secado en horno a 1105 oC no entrega resultados fiables en suelos que

contienen yeso u otros minerales que pierden fácilmente el agua de hidratación o

en suelos que contienen cantidades significativas de materia orgánica. En estos

casos es recomendable el secado en horno a aproximadamente 60 oC.

11. Pesar el molde con el suelo seco. Restar la masa del molde determinando la masa

del suelo seco (ms). Registrar aproximando a 0.01 g.

12. Determinar el volumen de la pastilla de suelo seco.

13. Llenar la taza con mercurio hasta que desborde, enrasar presionando con la placa

de vidrio y limpiar los restos de mercurio adheridos al exterior de la taza;

14. Colocar la taza llena de mercurio sobre el plato de evaporación, colocar el trozo de

suelo sobre la superficie del mercurio y sumergirlo cuidadosamente mediante las

puntas de la placa de vidrio hasta que esta tope firmemente contra el borde de la

taza. (Es esencial que no quede aire atrapado bajo el trozo de suelo ni bajo la

placa de vidrio); y

15. Medir el volumen de mercurio desplazado por el trozo de suelo por pesada y

dividiendo por la densidad del mercurio = Hgال) 13,55 g/cm³ ), registrarlo como

volumen del trozo de suelo seco ( Vs), aproximando a 0,01cm³ (0,01ml).

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OBJETIVOS

Objetivo General:

El objetivo del ensayo es determinar el límite de contracción de un suelo por el método

del mercurio. El límite de contracción se define como el contenido de humedad al cual

un material al ser secado cesa de perder volumen El límite de contracción puede ser

obtenido como:

SL = wi (%) − ∆w(%)

Donde:

SL = límite de contracción; wi = contenido de humedad inicial; ∆w = cambio de

contenido de humedad (entre el contenido de humedad inicial y el contenido de

humedad en el límite de contracción).

Objetivos Específicos:

ENSAYO EN LABORATORIO

CONCLUSIONES

Se obtuvo el limite de contracción de la muestra de cada estrato analizado.

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ANEXOS

Primero se tamiza la muestra por la malla Nº40 de cada estrato obtenido

Muestra que pasa la malla Nº40

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Distribuyendo más la muestra

Determinando las medidas de la talla

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Se pesa la muestra

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La muestra pesada se mezcla con el porcentaje de agua calculada

Se engrasa el recipiente donde se colocara la muestra para que esta no de adhiera.

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Se pesa la muestra con la tara

Se compacta la muestra dentro de la tara

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Se mezcla la muestra con el porcentaje de agua obtenida

Cantidad de agua calculada

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Calculando el porcentaje de agua a mezclar con la muestra

DATOS OBTENIDOS

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