Relaciones Volumétricas y Gravimétricas

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RELACIONES VOLUMÉTRICAS Y GRAVIMÉTRICAS (Contenido de Humedad, Peso Específico Aparente, Peso Específico de Sólidos) INTRODUCCION En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la liquida y la gaseosa. La fase solida está formada por las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa solida absorbida), la liquida, por el agua (libre específicamente), la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhídrido carbónico, etc.) Algunos suelos contienen materia orgánica en diversas formas y cantidades. Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volúmenes, las cuales sirven para establecer la necesaria nomenclatura y para contar con conceptos mensurables, a través de cuya variación puedan seguirse los procesos ingenieriles que afectan a los suelos. Es por esta razón que se realizó la práctica de relaciones volumétricas y gravimétricas de los suelos, en el laboratorio de mecánica de suelos se pudo determinarse fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno, y el peso específico de los suelos. Estas magnitudes no son las únicas cuyo cálculo es necesario; es preciso obtener relaciones sencillas y prácticas a fin de poder medir algunas otras magnitudes (relación de vacíos, grado de saturación, porosidad, gravedad específica, peso específico aparente, densidad seca) en términos de éstas. ANTECEDENTES Desde la aparición el hombre en el planeta tierra, el hombre ha usado el suelo como material de construcción, como

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MECANICA DE SUELOS I

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RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS(Contenido de Humedad, Peso Especfico Aparente, Peso Especfico de Slidos)

INTRODUCCION En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la slida, la liquida y la gaseosa. La fase solida est formada por las partculas minerales del suelo (incluyendo la capa solida absorbida), la liquida, por el agua (libre especficamente), la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhdrido carbnico, etc.) Algunos suelos contienen materia orgnica en diversas formas y cantidades.

Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volmenes, las cuales sirven para establecer la necesaria nomenclatura y para contar con conceptos mensurables, a travs de cuya variacin puedan seguirse los procesos ingenieriles que afectan a los suelos.

Es por esta razn que se realiz la prctica de relaciones volumtricas y gravimtricas de los suelos, en el laboratorio de mecnica de suelos se pudo determinarse fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno, y el peso especfico de los suelos.

Estas magnitudes no son las nicas cuyo clculo es necesario; es preciso obtener relaciones sencillas y prcticas a fin de poder medir algunas otras magnitudes (relacin de vacos, grado de saturacin, porosidad, gravedad especfica, peso especfico aparente, densidad seca) en trminos de stas.

ANTECEDENTESDesde la aparicin el hombre en el planeta tierra, el hombre ha usado el suelo como material de construccin, como el lugar donde todo hombre, animal, construccin, por efecto de la gravedad reside, y donde todo planta crece, entonces, el suelo es un material importante. Se crea que el suelo no obtena importancia alguna, no se le tomaba muy en cuenta, pero en el desarrollo de la historia, hubo un hombre que se interes por su anlisis, clasificacin, e identificacin, el seor Karl Terzagui (1883-1963), que con sus aportes, junto con otros investigadores, como por ejemplo A. Atterberg, Wolmar Fellenius (1876-1957), Artur Casagrande (1902-1981) entre otros, quienes dieron un gran impulso al inters de su estudio. Creando y desarrollando as, la ciencia y la terminacin mecnica de suelos.

OBJETIVOSOBJETIVOS GENERALES

Determinar el contenido de humedad del suelo estudiado en laboratorio. Calculo del peso especfico aparente de dicho suelo. Determinar mediante ensayos el peso especfico de slidos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar las relaciones volumtricas y gravimtricas de agregados de suelos, las cuales nos permitirn definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, sus condiciones en las que se encuentra y su comportamiento fsico y mecnico; ya que son de gran importancia para el clculo de los esfuerzos.

Identificar y familiarizarse con el equipo de laboratorio, conocer sus principales aplicaciones y modos de uso, para que en el momento de realizar dichos ensayos no se cometa errores que puedan perjudicar los resultados. Determinar los diferentes pesos requeridos y necesarios de una forma correcta y precisa, ya sea en balanza normal o en balanza hidrosttica. Calcular el volumen de suelo ensayado de la forma ms precisa posible, ya que un error en este clculo invalidara el ensayo para el anlisis de suelos finos. Seleccionar la arena de remplazo con sumo cuidado utilizando los tamices N 10 y N 30.

MARCO TEORICO

SUELO

Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biolgicamente activa, que proviene de la desintegracin o alteracin fsica y qumica de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella. Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son: la deposicin elica, sedimentacin en cursos de agua, meteorizacin, y deposicin de material orgnico.Esquema del suelo: O - Materia orgnica A - Suelo B - Subsuelo C - Material parentalEsquema de una muestra de suelo separada en sus tres fases, y en ella se acotan los pesos y volmenes cuyo uso es de gran inters.

Vt: Volumen de masaWt: Peso MasaVs: Volumen de SolidosWs: Peso Fase SolidaV: Volumen de aguaW: Peso del AguaVa: Volumen de aireWa: Peso aire (nulo)Vv: Volumen de vacos

CONTENIDO DE HUMEDAD

El contenido de agua o humedad es la cantidad de agua contenida en un material, tal como el suelo (la humedad del suelo), las rocas, la cermica o la madera medida en base a anlisis volumtricos o gravimtricos. Esta propiedad se utiliza en una amplia gama de reas cientficas y tcnicas y se expresa como una proporcin que puede ir de 0 (completamente seca) hasta el valor de la porosidad de los materiales en el punto de saturacin.

RELACION DE PESOS Y VOLUMEN

En Geotecnia se relaciona el peso de las distintas fases con sus volmenes correspondientes, por medio del concepto de peso especfico, es decir, la relacin entre el peso de la sustancia y su propio volumen, y de los pesos por unidad de volumen, que relacionan los pesos totales (de una o ms sustancias) con los volmenes totales.

PESO ESPECIFICO

En la mecnica de suelos se suele relacionar el peso de las distintas fases con sus volmenes correspondientes, por medio de concepto del peso especfico (suele llamarse peso especfico al cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Para calcularlo se divide el peso del cuerpo o porcin de materia entre el volumen que ste ocupa).

RELACION DE VACIOS(e) Y POROSIDAD(n)

La proporcin de vacos en un elemento de suelo se expresa en funcin de la Relacin de Vacos, Razn de vacos o ndice de Poros, denotada con e, o en funcin de la Porosidad, denotada con n.

GRADO DE SATURACION (Gw)

La proporcin de vacos ocupada por el agua se expresa en trminos del Grado deSaturacin, y se define como la relacin entre el volumen de agua y el volumen de vacos. Vara entre 0 % (suelo seco) y 100 % (suelo totalmente saturado).

TAMIZADO

La tamizacin o tamizado es un mtodo fsico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partculas de diferentes tamaos por un tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partculas de menor tamao pasan por los poros del tamiz o colador atravesndolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.MATERIALES EQUIPO

SUELO

Desde el punto de vista de la ingeniera, suelo es el sustrato fsico sobre el que se realizan las obras, del que importan las propiedades fsico-qumicas, especialmente las propiedades mecnicas.

GRAVA

Se denomina grava a las rocas de tamao comprendido entre 2 y 64 milmetros. Pueden ser producidas por el hombre, en cuyo caso suele denominarse piedra partida o caliza, y naturales. En este caso, adems, suele suceder que el desgaste natural producido por el movimiento en los lechos de ros ha generado formas redondeadas, pasando a conocerse como canto rodado.

HILO

Un hilo es una hebra muy larga y delgada de un material textil. Este material lo utilizamos para poder amarrar nuestras gravas y la arcilla grumosa y as medir sus pesos en la balanza hidrosttica para calcular sus pesos especficos.

ARENA

La arena es un conjunto de partculas de rocas disgregadas. En Ingeniera se denomina arena al material compuesto de partculas cuyo tamao vara entre 0,063 y 2 milmetros (mm). Una partcula individual dentro de este rango es llamada grano de arena.Para el caso de la prctica utilizaremos arena tamizada en los tamices N 10 y N30, de la cual nos interesa la arena retenida en el tamiz N 30. BALANZAS

Balanzas Analticas

La balanza analtica es un instrumento utilizado en el laboratorio, que sirve para medir la masa. Su caracterstica ms importante es que poseen muy poco margen de error, lo que las hace ideales para utilizarse en mediciones muy precisas. Para la prctica realizada se utiliz diferentes tipos de balanzas para nuestro clculo, entre ellas la de precisin 0.01 y 0.5.

Balanza Hidrosttica

Una balanza hidrosttica es un mecanismo experimental destinado al estudio de la fuerza de impulso ejercida por fluidos sobre los cuerpos en ellos inmersos. En nuestro ensayo usamos esta balanza para determinar el peso de una grava sumergida en agua.

TAMICES

Son mallas estndar que tienen una divisin determinada, estos equipos consisten en mallas metlicas entrecruzadas que formando as entre ellas pequeos espacios, estas mallas nos ayudan a separar las partculas ms grandes de las ms pequeas. Para nuestro trabajo utilizaremos los tamices N10, N30.

ESTUFA

La estufa de secado es un equipo que se utiliza para secar y esterilizar recipientes de vidrio y metal en el laboratorio. Se identifica tambin con el nombre Horno de secado. Los fabricantes han desarrollado bsicamente dos tipos de estufa: las que operan mediante conveccin natural y las que operan mediante conveccin forzada. Las estufas operan, por lo general, entre la temperatura ambiente y los 350 C.

TARAS

Son unos depsitos en los cuales colocamos nuestras muestras para que podamos hacer un mejor calculo, ya sea en peso, volumen, etc.

ESPATULA

La esptula consiste en una lmina delgada metlica con un mango que nos ayuda, en este caso a enrazar la superficie del sombrero metlico.

EQUIPO 1

Este equipo consiste en un embudo unido a un frasco, esta apropiadamente diseado para calcular el volumen de suelos mediante un remplazo de arena.

PLACA METLICA

La base metlica se complementa con el equipo 1 y nos ayuda a dar ms estabilidad cuando abrimos la vlvula para ceder el paso de la arena del frasco hacia el cono y el sombrero metlico.

SOMBRERO METLICO

Este instrumento tiene la forma de un sombrero, en este colocamos la arena que paso a travs del equipo, llenndolo completamente.

COMBA Y CINCEL

Instrumento que tiene la forma de un martillo pero es ms grande y pesado, este instrumento lo utilizamos conjuntamente con el cincel para hacer una perforacin en el suelo.

MARTILLO DE GOMA

Es un martillo especial que esta echo de plstico, en el ensayo nos es til para disgregar la muestra de suelo.

PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS

ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

PESOS A CALCULAR

= =Peso del agua que contiene el suelo.= Peso de la muestra recogida de campo.= Peso de los slidos (suelo seco).

EQUIPO

Balanza: Analtica e Hidrosttica. Estufa tara

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

a) Recoger la muestra cuidando de no perder humedad hasta registrar su peso.

Limpiando el are de extraccin de la muestra de suelo a ensayar.

Escavando el suelo para extraer de ello una muestra representativa para el ensayo.g

Recogiendo la muestra escavada, tratando de no perder la humedad natural que posee.

Del suelo recogido en campo pesamos una muestra de 50 gr.

b) Secar la muestra en la estufa durante 24 horas.

De la muestra seleccionada (50 gr), una vez determinado su peso en estado natural, llevar a la estufa y secarlo durante 24h a una temperatura de 1105 C.

c) Registra el peso de la muestra seca al horno.

Determinamos el peso de la muestra seco al horno durante 24 horas.

HOJA DE DATOS

PROYECTO: Estudio de prctica.UBICACIN: Ciudad UniversitariaCALICATA : N 5ESTRATO : N 2ENSAYO : Contenido de HumedadSUELOS: Color marrn claro.FECHA :GRUPO DE OPERADORES:- CHALAN MACHUCA, Gerald- GARAY CHAVEZ, Rigo- MOROCHO SANCHEZ, Samuel- TARRILLO IDROGO, Oscar

MUESTRA123

TARA N

(gr)