Comportamiento de Suelos Practica1,2 y 3

8/10/2019 Comportamiento de Suelos Practica1,2 y 3

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COMPORTAMIENTO DE SUELOS.ING. RAL MORENO COSSO

6 C.

JOS MARCOS SNTIZ LPEZ.GONZALEZ DIAZ FRANCISCO DE JESUS

BURGUETE FLORES JOSE EDUARDOESPINOSA ROJAS JULIO ALONSOVAZQUEZ SANCHEZ LUIS JAVIER

Tuxtla Gutirrez, Chiapas; Octubre del ao 2014.

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CHIAPAS

FACULTAD DE INGENIERA

CAMPUS I

TRABAJOPRACTI CAS DE L ABORATORI O

1,2 Y 3..


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ndice

Introduccin 3

Marco terico 4

Prctica 1 12

Procedimiento segn el manual de la SCT 12

Procedimiento seguido en el laboratorio 15

Clculos y resultados 20

Prctica 2 21



Practica 3 36



Conclusin 46Bibliografa 47

Anexos 48


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IntroduccinEl suelo es una parte esencial para la vida en la tierra, pues adems de formarparte de la corteza terrestre, es uno de los elementos del planeta que hanpermitido que se forme una biodiversidad tan compleja como la que conocemos

hoy en da. Dentro de esta biodiversidad, entra el hombre y la civilizacin humana,que ha estado ntimamente ligada al suelo a lo largo de gran parte de su historia, yha sido este ltimo uno de los pilares para el desarrollo del sedentarismo y elprogreso de la humanidad, esto se logr en los inicios de la historia a travs deldesarrollo de la agricultura, actividad dependiente casi en su totalidad de la aptituddel suelo para sostener vida vegetal.

Hoy en da, las necesidades de la sociedad humana y la tecnologa que tenemos anuestro alcance han crecido, y los usos del suelo van ms all de la agricultura:minera, ganadera, explotacin forestal, y la construccin, esta ltima siendoobviamente de vital importancia para nuestra rea de estudio: la ingeniera civil.

La construccin ha estado presente desde que el ser humano cre los msrudimentarios refugios, y ha progresado hasta convertirse en la industria queconocemos actualmente. Para construir en tierra firme, es indispensable el uso desuelo, ya sea para cimentar y posteriormente elevar ah una estructura; o paraextraer materiales. Sin embargo, el suelo no es constante en todas las regionesdel planeta, ni siquiera se comportar de la misma manera todo el ao en unmismo sitio, pues sus propiedades variarn dependiendo tanto de su ubicacincomo de otros factores, citando a la humedad y el clima como ejemplos. Esto nosdeja muy en claro que en el planeta existe no slo uno, sino varios tipos de suelodistintos, siendo cada uno tan complejo y tan distinto de los dems que senecesita de reas de especializacin para su estudio.

Siendo la industria de la construccin tan vital en la economa mundial, y el suelotan necesario (y variante) para sta, es natural que a lo largo de los aos elhombre lo haya tomado como un objeto de estudios, estudios que continan hastael da de hoy, manifestndose en el desarrollo de ciencias como la ingenierageotcnica o la mecnica de suelos, ampliamente utilizadas en la ingeniera civil.

Las ciencias anteriormente mencionadas tienen uno de sus principales centros deoperaciones (unos ms especializados que otros) en el laboratorio de materiales,lugar donde podemos efectuar diversas pruebas a toda gama de materiales deconstruccin para conocer de manera prctica su comportamiento o para probarsu calidad. Qu pruebas pueden efectuarse para conocer el comportamiento ylas propiedades del suelo? En el presente reporte se presentarn algunas de laspruebas ms usuales y bsicas aplicadas a un tipo especfico de suelo: Humedaddel suelo, granulometra y lmites de consistencia.


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Suelo En geologa comnmente se denomina suelo al sistema estructurado concaractersticas biolgicamente activas, que se desarrolla en la capa mssuperficial de la corteza terrestre. Entre las etapas implicadas en la formacin del

suelo estn la disgregacin o meteorizacin mecnica de rocas; ya sea por fro,calor, lluvia, oxidaciones, hidrataciones, y es de esta manera en la que la roca esgradualmente fragmentada. Los fragmentos de roca se van mezclando con restosorgnicos: heces, organismos muertos o en etapa de descomposicin, restos devegetales, as como la instalacin de seres vivos sobre los sustratos orgnicos,propiciando de esta manera el enriquecimiento del sustrato. Con el paso deltiempo la estratificacin de todo este conjunto de materiales da lugar a laformacin de suelos (Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente, 20007)

Tipos de suelo: Los tipos de suelos se clasifican de dos maneras: una es segn la funcin delsuelo y la otra es segn las caractersticas del suelo.Tipos de suelo segn su funcionalidad

Suelos arenosos: son aquellos suelos que no retienen el agua, al poseer pocamateria orgnica no son aptos para la agricultura.

Suelos calizos: en estos suelos abundan las sales calcreas, suelen ser decolor blanco y tambin rido y seco, y por ende no son buenos para laagricultura.

Suelos humferos (tambin llamados tierra negra): son aquellos que poseegran cantidad de materia orgnica en descomposicin, son fantsticos para

retener el agua y por lo tanto son excelentes para cultivar. Suelos arcillosos: estos suelos estn formados por pequeos granos finos decolor amarillo y retienen el agua en charcos. Mezclados con humus puedenresultar muy efectivos para la agricultura.

Suelos pedregosos: formas por toda clase de rocas y piedras, al no retener elagua resultan psimos para cultivar.

Suelos mixtos: una mezcla del suelo arenoso y del suelo arcilloso.

Tipos de suelo segn sus caractersticas:

Litosoles: suelo que suele aparecer en afloramientos rocosos y a veces enescarpas, son de poco espesor y con poca vegetacin.

Cambisoles: suelos jvenes que acumulan arcillas. Luvisoles: cuenta con un horizonte resultado de una gran acumulacin de

arcillas. Acrisoles: tienen una acumulacin de arcilla menor a los luvisoles. Gleysoloes: cuentan con gran cantidad de agua en forma permanente o

semipermanente.


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Fluvisoles: suelos jvenes que se han formado debido a la lluvia, suelen tenermucho calcio.

Rendzina: suelos con muchas materia orgnica ubicados sobre roca caliza. Vertisoles: suelo arcilloso de color negro, se localizan en zonas de poca

pendiente.

ArcillaLa arcilla es un suelo o roca sedimentaria constituida por agregados de silicatosde aluminio hidratados, procedentes de la descomposicin de rocas que contienenfeldespato, como el granito. Presenta diversas coloraciones segn las impurezasque contiene, desde el rojo anaranjado hasta el blanco cuando es pura.

Arcilla del perodo cuaternario (400.000 aos), Estonia.

Fsicamente se considera un coloide, de partculas extremadamente pequeas ysuperficie lisa. El dimetro de las partculas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. Enla fraccin textural arcilla puede haber partculas no minerales, los fitolitos.Qumicamente es un silicato hidratado de almina, cuya frmula es: Al2O3 2SiO2H2O.

Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y tambinsonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 C. La arcilla endurecidamediante la accin del fuego fue la primera cermica elaborada por los sereshumanos, y an es uno de los materiales ms baratos y de uso ms amplio.Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicalescomo la ocarina son elaborados con arcilla. Tambin se la utiliza en muchosprocesos industriales, tales como en la elaboracin de papel, produccin de

cemento y procesos qumicos.Arcilla expansiva

Una arcilla expansiva es aquella arcilla susceptible de producir grandes cambiosde volumen, en directa relacin con los cambios en la humedad del suelo.

La mitigacin de los efectos de una arcilla expansiva en las estructuras realizadasen las reas con arcillas expansivas es un desafo en la ingeniera geotcnica. Lasarcillas se expanden con la humedad y se contraen al secarse, formandoprofundas grietas. Este proceso favorece la mezcla de materiales desdehorizontes ms profundos, ya que al rellenarse las grietas con material externo,

cuando la arcilla vuelve a hidratarse, expulsa parte del material ms profundo porla falta de espacio. Este proceso repetido durante aos acaba generando suelosde tipo vertisol.

Pozo a cielo abierto


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Para determinar las propiedades de un suelo en laboratorio es preciso contar conmuestras representativas de dicho suelo. Un muestreo adecuado y representativoes de primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayes ens. A menos que la muestra obtenida sea verdaderamente representativa de losmateriales que se pretendan usar, cualquier anlisis de la muestra solo ser

aplicable a la propia nuestra y no al material del cual procede, de ah la imperiosanecesidad de que el muestreo sea efectuado por personal conocedor de sutrabajo. La muestra pueden ser de dos tipos: alterados o inalterables. Se dice queuna muestra es alterada cuando no guarda la misma condiciones que cuando seencontraba en el terreno de donde procede, e inalterada en caso contrario.

MuestrasLa toma u obtencin de muestras es el procedimiento que consiste en recogerpartes, porciones o elementos representativos de un terreno, a partir de las cuales

se realizar un reconocimiento geotcnico del mismo.Las muestras son porciones representativas del terreno que se extraen para larealizacin de ensayos de laboratorio. Segn la forma de obtencin, puedenclasificarse de forma general en dos tipos:

Muestras alteradas: conservan slo algunas de las propiedades del terreno ensu estado natural.

Muestras inalteradas: conservan, al menos tericamente, las mismaspropiedades que tiene el terreno "in situ".

Nivel freticoEl nivel fretico corresponde al nivel superior de una capa fretica o de un acuferoen general. A menudo, en este nivel la presin de agua del acufero es igual a lapresin atmosfrica.

Tambin se conoce como capa fretica, manto fretico, napa fretica, napasubterrnea (del francs nappe=mantel), tabla de agua (traduccin incorrecta delingls, puesto que table significa mesa) o simplemente fretico.

Al perforar un pozo de captacin de agua subterrnea en un acufero libre, el nivelfretico es la distancia a la que se encuentra el agua desde la superficie delterreno. En el caso de un acufero confinado, el nivel del agua que se observa enel pozo corresponde al nivel piezomtrico.

Pruebas


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Humedad de suelo

Se denomina humedad del suelo a la cantidad de agua por volumen de tierra quehay en un terreno.

Su medicin exacta se realiza gravimtricamente, pesando una muestra de tierraantes y despus del secado. Esta es de gran importancia debido a que el aguaconstituye un factor determinante en la formacin, conservacin, fertilidad yproductividad del mismo, as como para la germinacin, crecimiento y desarrollode las plantas cultivadas.

Su medicin in vivo plantea ms dificultades, siendo el TDR y la sonda deneutrones los sensores con mejores respuestas.

Para terrenos salinos o muy ridos, se emplea experimentalmente el SBIB capazde medir la humedad del suelo sin que le afecten las caractersticas del mismo ycon mayor sensibilidad en terreno rido.

Para medidas a largo plazo tambin se emplean mtodos manuales como bloquesde yeso.

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 maderamedida en base a anlisis volumtricos o gravimtricos. Esta propiedad se utilizaen una amplia gama de reas cientficas y tcnicas y se expresa como unaproporcin que puede ir de 0 (completamente seca) hasta el valor de la porosidadde los materiales en el punto de saturacin.

El contenido volumtrico de agua, , se define matemticamente como:

Donde es el volumen del agua es el volumentotal (que es ).

El contenido de humedad tambin puede estar basado en su masa o peso. As elcontenido gravimtrico de agua del agua se define como:

Donde es la masa del agua y (o para el suelo) es la masa en materialbruto. Para convertir del contenido gravimtrico de agua al contenido volumtrico,multiplicamos el contenido gravimtrico por la gravedad especfica de material enbruto.


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GranulometraLa granulometra es la medicin de los granos de una formacin sedimentaria y elclculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaosprevistos por una escala granulomtrica.

El mtodo de determinacin granulomtrico ms sencillo es hacer pasar laspartculas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo decoladores) que acten como filtros de los granos que se llama comnmentecolumna de tamices. Pero para una medicin ms exacta se utiliza ungranulmetro lser, cuyo rayo difracta en las partculas para poder determinar sutamao.

Escala granulomtrica

Partcula Tamao

Arcillas < 0,002 mm

Limos 0,002-0,06 mm

Arenas 0,06-2 mm

Gravas 2 mm-6 cm

Cantos rodados 6-25 cm

Bloques >25 cm

Procedimiento

Para su realizacin, se utiliza una serie de tamices con diferentes dimetros queson ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra eltamiz de mayor dimetro, se agrega el material original (suelo o sedimento

mezclado) y la columna de tamices se somete a vibracin y movimientos rotatoriosintensos en una mquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran lostamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenidoen cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total delmaterial que inicialmente se coloc en la columna de tamices (Conservacin de laMasa).
http://ceramica.wikia.com/wiki/Arcillahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Arcillahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Limo?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Limo?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Arenahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Arenahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Grava?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Grava?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Canto_rodado?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Canto_rodado?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Bloque_%28roca%29?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Bloque_%28roca%29?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Bloque_%28roca%29?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Canto_rodado?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Grava?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Arenahttp://ceramica.wikia.com/wiki/Limo?action=edit&redlink=1http://ceramica.wikia.com/wiki/Arcilla


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Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar lacurva granulomtrica, con los valores de porcentaje retenido que cada dimetro haobtenido. La curva granulomtrica permite visualizar la tendencia homognea oheterognea que tienen los tamaos de grano (dimetros) de las partculas.

Desde el punto de vista de la Sedimentologa, un material heterogneo seconsidera mal escogido o seleccionado, mientras que un material homogneo seconsidera bien escogido. El grado de seleccin se expresa con el trminoescogimiento.

Desde el punto de vista de la Mecnica de Suelos, un material heterogneo seconsidera bien gradado si sus propiedades mecnicas ofrecen mayor calidad, y unmaterial homogneo se considera mal gradado, si sus propiedades mecnicas sondeficientes.

Lmites de consistencia

GeneralidadesLos lmites de Atterberg o lmites de consistencia se basan en el concepto de quelos suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentesestados, dependiendo del contenido de agua. As un suelo se puede encontrar enun estado slido, semislido, plstico, semilquido y lquido. La arcilla, porejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado slido al estado plsticoy finalmente al estado lquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado vara de un suelo aotro y en mecnica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango dehumedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plstico, es decir,acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad quepresenta los suelos hasta cierto lmite sin romperse.

El mtodo usado para medir estos lmites de humedad fue ideado por Atterberg aprincipios de siglo a travs de dos ensayos que definen los lmites del estadoplstico.

Los lmites de Atterberg son propiedades ndices de los suelos, con que se definenla plasticidad y se utilizan en la identificacin y clasificacin de un suelo.

Plasticidad y lmites de consistencia

Plasticidad es la propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sinagrietarse, ni producir rebote elstico.

Los suelos plsticos cambian su consistencia al variar su contenido de agua. Deah que se puedan determinar sus estados de consistencia al variar si se conocelas fronteras entre ellas. Los estados de consistencia de una masa de sueloplstico en funcin del cambio de humedad son slidos, semislido, lquido yplstico. Estos cambios se dan cuando la humedad en las masas de suelo vara.


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Para definir las fronteras en esos estados se han realizado muchasinvestigaciones, siendo las ms conocidas las de Terzaghi y Attergerg.

Para calcular los lmites de Atterberg el suelo se tamiza por la malla N40 y lapocin retenida es descartada.

La frontera convencional entre los estados semislido y plstico se llama lmiteplstico, que se determina alternativamente presionando y enrollando unapequea porcin de suelo plstico hasta un dimetro al cual el pequeo cilindro sedesmorona, y no puede continuar siendo presionado ni enrollado. El contenido deagua a que se encuentra se anota como lmite plstico.

La frontera entre el estado slido y semislido se llama lmite de contraccin y a lafrontera entre el lmite plstico y lquido se llama lmite lquido y es el contenido deagua que se requiere adicionar a una pequea cantidad de suelo que se colocaren una copa estndar, y ranura con un dispositivo de dimensiones tambinestndar, sometido a 25 golpes por cada de 10 mm de la copa a razn de 2

golpes/s, en un aparato estndar para limite lquido; la ranura efectuada debercerrarse en el fondo de la copa a lo largo de 13 mm.

En los granos gruesos de los suelos, las fuerzas de gravitacin predominafuertemente sobre cualquiera otra fuerza; por ello, todas las partculas gruesastienen un comportamiento similar.

En los suelos de granos muy finos, sin embargo fuerzas de otros tipos ejercenaccin importantsima; ello es debido a que en estos granos, la relacin de rea avolumen alcanza valores de consideracin y fuerzas electromagnticasdesarrolladas en la superficie de los compuestos minerales cobran significacin.En general, se estima que esta actividad en la superficie de la partcula individuales fundamental para tamaos menores que dos micras (0,002 mm)Relacin entre las fases slidas y liquidas en una arcilla

Durante mucho tiempo se crey que los minerales de las arcillas eran denaturaleza amorfa, pero todas las investigaciones de detalle realizadas hastaahora han demostrado, que son cristalinos y altamente estructurados.

Existen suelos que al ser remoldeados, cambiando su contenido de agua, si esnecesario, adoptan una consistencia caracterstica que se ha denominadoplstica. Estos suelos han sido llamados arcillas originalmente por los hombresdedicados a la cermica; la palabra pas a la mecnica de suelos, en pocas msrecientes, con idnticos significados. La plasticidad es en este sentido, unapropiedad tan evidente que ha servido de antao para clasificar suelos en formapuramente descriptiva. Pronto se reconoci que exista una relacin especficaentre la plasticidad y las propiedades fsico - qumicas determinantes delcomportamiento mecnico de las arcillas. Las investigaciones han probado que laplasticidad de un suelo es debida a su contenido de partculas ms finas de formalaminar ya que esta ejerce una influencia importante en la compresibilidad del


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suelo, mientras que el pequeo tamao propio de esas partculas hace que lapermeabilidad del conjunto sea muy baja.

Otras ramas de la ingeniera han desarrollado otra interpretacin del concepto deplasticidad, como es el caso del esfuerzo-deformacin de los materiales. Al tratarde definir en trminos simples la plasticidad de un suelo, no resulta suficiente decirque un suelo plstico puede deformarse y remoldearse sin agrietamiento, puesuna arena fina y hmeda tiene esas caractersticas cuando la deformacin seproduce lentamente y, sin embargo, no es plstica en un sentido ms amplio de lapalabra; hay entre el comportamiento de la arcilla y el de la arena en cuestin unaimportante diferencia: el volumen de la arcilla permanece constante durante ladeformacin, mientras que el de la arena vara; adems, la arena se desmoronaen deformacin rpida. Por lo tanto, en mecnica de suelos podemos definir laplasticidad como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportardeformaciones rpidas, sin rebote elstico, sin variacin volumtrica apreciable ysin desmoronarse ni agrietarse.

Estados de consistencia. Lmites de plasticidadPara medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios de loscuales se menciona el desarrollado por Atterberg, el cual dijo en primer lugar quela plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial ydependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener laconsistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenidode agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilquido o, inclusive, lasde una suspensin lquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo delcontenido de agua en que la arcilla se comporta plsticamente. En segundo lugar,

Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en

forma conveniente, la utilizacin de dos parmetros en lugar de uno.Segn su contenido de agua en forma decreciente, un suelo susceptible de serplstico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia,definido por Atterberg.

1. Estado lquido, con las propiedades y apariencias de una suspensin.2. Estado Semilquido, con las propiedades de un fluido viscoso.3. Estado Plstico, en que el suelo se comporta plsticamente.4. Estado semislido, en el que el suelo tiene la apariencia de un slido, pero

an disminuye de volumen al estar sujeto a secado.

Seleccin para la determinacin de los lmites de plasticidadEs importante que las muestras seleccionadas para determinar los lmites sean loms homogneas que se pueda lograr. A este respecto, ha de tenerse en cuenta,que el aspecto de una arcilla inalterada es muy engaoso; a simple vista puede nopresentar la menor indicacin de estratificacin, ni cambio de color y ello noobstante, su contenido natural de humedad puede variar grandemente en


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diferentes zonas de la misma muestra extrada del terreno, con correspondientesvariaciones apreciables en los lmites lquidos.


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MMP. MTODOS DE MUESTREO YPRUEBA DE MATERIALES

PARTE: 1. SUELO S Y MATERIAL ES PARA TERR ACER AS

TTULO: 04. Contenido de Agua

CONTENIDOEste Manual describe el procedimiento para determinar el contenido de agua en los materialespara terraceras a que se refieren las Normas NCMT101, Materiales para Terrapln ,NCMT102,Materiales para Subyacente y NCMT103,Materiales para Subrasante .

OBJETIVO DE LA PRUEBAEsta prueba permite determinar el contenido de agua en los materiales para terraceras, con el finde obtener una idea cualitativa de su consistencia o de su probable comportamiento. La pruebaconsiste en secar una muestra del material en el horno y determinar el porcentaje de la masa delagua, con relacin a la masa de los slidos. La determinacin del contenido de agua se efectasiguiendo el procedimiento descrito en la Clusula E.; sin embargo, cuando se requiera unadeterminacin rpida con menor precisin, se podr aplicar la prueba rpida que se describe en laClusula F. de este Manual.

PREPARACIN DE LA MUESTRADe la muestra de material para terraceras, obtenida segn se establece en el Manual MMP101,Muestreo de Materiales para Terraceras , se toma una porcin de tamao aproximado al indicadoen la Tabla 1 de este Manual, segn el tamao mximo del material. Cuando se trate de obtener elcontenido de agua del material en el sitio del muestreo, es recomendable que al tomar la muestraen campo, se determine inmediatamente la masa del material hmedo.

EQUIPO

Balanzas Recipientes Horno Desecador

PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA

Se obtiene la masa del recipiente limpio y seco, con su tapa y se anota como W t , en g. Se coloca la porcin de la muestra hmeda en el recipiente, se tapa e inmediatamente

despus, se determina la masa del conjunto y se registra como W 1, en g. Posteriormente se quita la tapa del recipiente y se introduce la muestra en el horno paramantenerla a una temperatura de 105 5C, hasta obtener masa constante, lo cual ocurreen un lapso aproximado de 16 h. En caso de materiales que contengan materia orgnica ominerales como el yeso que contienen agua en su composicin, la temperatura de secadono ser mayor de 60C.

Una vez secada la muestra, se saca del horno y se coloca en el desecador, dejndolaenfriar hasta la temperatura ambiente; se obtiene la masa en su recipiente original,previamente tapado y se anota como W 2, en g.


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CALCULOS Y RESULTADOSSe calcula y reporta como el contenido de agua, el resultado obtenido mediante la siguienteexpresin:

Donde: = Contenido de agua, (%)W 1 = Masa de la muestra hmeda ms la masa del recipiente y su tapa, (g)W 2 = Masa de la muestra seca ms la masa del recipiente y su tapa, (g)W t = Masa del recipiente y su tapa, (g)W w = Masa del agua, (g)W s = Masa de los slidos, (g)

PRUEBA RPIDA PARA LA DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AGUA

EQUIPO

Balanzas Fuente de calor Recipientes o charolas Vidrios de reloj Pinzas Cuchara

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

Se obtiene la masa del recipiente limpio y seco; se anota como W t , en g. Se coloca una porcin de la muestra hmeda en el recipiente e inmediatamente despus se

determina la masa del conjunto; se registra como W 1, en g.

A continuacin se coloca en la fuente de calor el recipiente que contiene la muestra, durante eltiempo necesario para que se evapore toda el agua, lo cual se comprueba haciendo pasarrepetidamente un vidrio de reloj sobre la muestra, ya que mientras sta contenga agua, secondensar el vapor en la superficie del vidrio. Con el fin de lograr un secado ms rpido yuniforme, se recomienda remover moderadamente la muestra dentro del recipiente durante elproceso de secado, evitando prdidas de material, como se muestra en la Figura 3 de estaManual.

Una vez secada la muestra, se retira el recipiente de la fuente de calor utilizando las pinzas; sedeja enfriar y se obtiene la masa de la muestra con su recipiente y se anota como W 2, en g.

CALCULOS Y RESULTADOS

Se calcula y reporta el contenido de agua, en la forma indicada en la Fraccin E.3. de este

Manual. En caso de materiales que contengan materia orgnica en cantidades importantes o mineralesque puedan perder su agua de composicin debido a un calentamiento excesivo, se efectuaruna correccin de acuerdo con lo siguiente:

Se toman por cuarteo dos porciones de la muestra, en las cantidades indicadas en la ClusulaD. de este Manual.

Se determina el contenido de agua en una de las porciones mediante la prueba estndar, descrita en la Clusula E. de este Manual, obtenindose el valor .


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Se determina el contenido de agua en la porcin restante mediante la prueba rpida, descritaen esta Clusula, obtenindose el valor r .

Se calcula el factor de correccin empleando la siguiente expresin:

Donde:C = Factor de correccin, (%) r = Contenido de agua determinado mediante la prueba rpida, (%) = Contenido de agua determinado mediante la prueba estndar, (%)

Para obtener el contenido de agua real, se utiliza la siguiente expresin:

En caso de duda, se efectuarn como mnimo tres determinaciones del factor de correccin C y setomar el valor promedio de stas.


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Prctica 1. Peso volumtrico

Herramientas y materiales

Cucharon Pala Capsula No.5 Capsula No.7 Horno Balanza Bscula Mechero Vidrio de reloj Recipiente de metal Guantes Mazo Suelo arcilla expansiva color gris


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Procedimiento

1. Del material arcilloso, y con ayuda de la balanza, tomaremos dos muestras de100 g cada una, las cuales se colocarn en cpsulas metlicas diferentes. Sedebe medir el peso de cada cpsula vaca antes de verter el material en ellas.

Figura 1.1 Pesaje de las cpsulas.

Figura 1.2 Pesaje del material arcilloso.

2. Las muestras de arcilla nos servirn, por separado, para realizar dos tipos deprueba de secado de suelo: la rpida y la estndar.

Prueba de secado rpido

1. Colocar los 100 gramos de material arcilloso de una de las cpsulas en unacharola metlica, la cual se colocar sobre el mechero de bunsenpreviamente instalado en la campana extractora para poder calentar elmaterial.


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Figura 1.3 Dispositivo de secado en la campana de extraccin.

Figura 1.4 Material arcilloso colocado en el dispositivo de secado.

2. Una vez colocado el material sobre el mechero, poner directamente arribadel material el vidrio de reloj. Observaremos que la humedad de la arcillaempaar el vidrio al manifestarse en forma de vapor. Se quita el vidriorpidamente para evitar que se caliente demasiado.

Figura 1.5 Vidrio de reloj empandose sobre el material arcilloso.


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3. Se deja la muestra de suelo en el mechero el tiempo suficiente hasta queesta est completamente seca. En el lapso en que esto ocurre, se colocary quitar varias veces el vidrio de reloj. Sabremos que la muestra estcompletamente seca cuando el vidrio deje de empaarse al ser colocadosobre la arcilla.

Figura 1.6 Vidrio de reloj sobre la muestra seca (sin empaarse).

4. Una vez que la muestra de suelo est completamente seca, se quita delfuego del mechero, y vuelve a pesarse en la capsula que lo contena en unprincipio, haciendo los clculos correspondientes, podremos saber su pesoactual, y posteriormente, su peso volumtrico.

Figura 1.7 se coloca el material de vuelta en la cpsula metlica.

Figura 1.8 Se vuelve a pesar el material, ahora secado.


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Prueba de secado estndar

1. Se toma la segunda cpsula con los 100 gramos de arcilla, y se mete alhorno de secado por 24 horas.

Figura 1.9 La cpsula que contiene la muestra de arcilla se mete al horno.

2. Una vez pasadas las 24 horas, se saca la muestra del horno y se pesanuevamente. Con los datos obtenidos, puede calcularse el pesovolumtrico.

Figura 1.10 La muestra de arcilla se pesa una vez despus de haberla secado al horno.


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Clculos y resultadosPeso de la capsula= 29.65 g

Se tom 100 g de la muestra y se someti a una prueba rpida

Peso de cpsulas con material= 112.23 g

Para factor de correccin se emplea la siguiente expresin

Donde

C= Factor de correccin (%)

= Contenido de agua prueba rpida (%)

Contenido de agua prueba de estndar (%)

Para cpsula prueba estndar = 29.6 g

Se tom 100 g de muestra y se someti a una prueba estndarPeso de cpsula 7 con material = 112.6 g


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TTULO: 06. Granulometra de Materiales Compactables para Terraceras

CONTENIDOEste Manual describe los procedimientos de prueba, estndar y simplificado, para obtener lagranulometra de los materiales compactables para terraceras a que se refieren las NormasNCMT101, Materiales para Terrapln , NCMT102, Materiales para Subyacente y NCMT103,Materiales para Subrasante .

OBJETIVO DE LA PRUEBAEstas pruebas permiten determinar la composicin por tamaos (granulometra) de las partculasque integran los materiales empleados para terraceras, mediante su paso por una serie de mallascon aberturas determinadas. El paso del material se hace primero a travs de las mallas con laabertura ms grande, hasta llegar a las ms cerradas, de tal forma que los tamaos mayores sevan reteniendo, para as obtener la masa que se retiene en cada malla, calcular su porcentajerespecto al total y determinar el porcentaje de la masa que pasa.

ANLISIS GRANULOMTRICO MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO ESTNDAREQUIPO Juego de mallas Horno Balanza Vaso de aluminio Agitador de varilla metlico Maquina agitadora para las mallas Cucharn Charolas Tapas y charolas de fondo para las mallas Cepillos o brochas Desecador

PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de materiales para terraceras, obtenida segn se establece en elManual MMMP101,Muestreo de Materiales para Terraceras , se hace de la siguiente manera:Seleccin del material para la pruebaDe la muestra del material se apartan aproximadamente 15 kg, de acuerdo con lo indicado en elManual MMMP103, Secado, Disgregado y Cuarteo de Muestras . Se obtiene la masa de estematerial y se registra como W m , en g, con aproximacin a la unidad.Obtencin de las porciones de prueba Para realizar la prueba, del material apartado se separa la grava de la arena con finos,

conforme al siguiente procedimiento: Se vaca poco a poco y cuidadosamente el material sobre la malla N4 (4,75 mm), sin

sobrepasar la capacidad de la malla y recolectando el material que pasa en una charola.Utilizando la brocha, se retiran todas las partculas que se hubieran adherido a la malla parahacerlas pasar tambin por ella a fin de no perder ninguna porcin del material. El materialretenido en la malla N4 se coloca en otra charola.

Se vierte en la balanza la porcin retenida en la malla N4; se determina su masa, querepresenta la grava, registrndola como W m 1, en g, con aproximacin a la unidad y se regresa ala charola dicha porcin. De la misma forma se obtiene la masa de la fraccin que pasa dichamalla, que representa la arena con finos de la muestra, registrndola como W m 2.


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De la fraccin de material que pas la malla N4, se obtiene una porcin de 100 g paradeterminar su contenido de agua ( 2), de acuerdo con el procedimiento indicado en el ManualMMMP104,Contenido de Agua .

De la fraccin restante de material que pas la malla N4, que tiene el contenido de aguaoriginal, se obtiene una porcin que corresponda aproximadamente 200 g de material seco,registrndola como W m 3, con aproximacin de 0,1 g.

Preparacin de las mallasSe preparan dos juegos, el primero para la grava y el segundo para la arena, acomodndolas en elprimer caso y ensamblndolas en el segundo, en orden descendente de aberturas de acuerdo conlo indicado en la Tabla 1 de este Manual y terminando cada juego con las charolas de fondo.Cribado de la fraccin de material retenido en la malla N4 La porcin del material retenida en la malla N4, separada como se indica en el Inciso D.2.2.,

se criba por la malla 3. (75,0 mm) y menores. Para el cribado, el material se vierte poco a poco y cuidadosamente por cada malla, a la que se

le aplica un movimiento vertical y de rotacin horizontal, con el fin de mantener al material enconstante movimiento para permitir que las partculas de tamaos menores pasen a travs delas aberturas y recolectarlas en una charola, como se muestra en la Figura 1 de este Manual.El material retenido se coloca en otra charola. Este cribado se har considerando adems que:

a) La cantidad de material que se vaya colocando sobre la malla ser menor que la capacidadde la misma para evitar prdidas y facilitar el cribado.

b) El paso de las partculas a travs de las aberturas de la malla se efectuar libremente y sinforzarlas.

c) El cribado se suspender cuando se estime que la masa del material que pasa dicha malladurante 1 minuto de agitacin, es menor de 1 g.

Concluido el cribado, se verifica si las partculas que quedaron retenidas y que tienen forma delaja o de aguja pueden pasar a travs de la malla, para lo cual se acomodan con la manosegn su dimensin menor y sin forzarlas se introducen entre las separaciones, incorporando ala porcin retenida aquellas que de cualquier forma queden atoradas en las tramas de la malla.

En la misma forma indicada en los Prrafos anteriores, la porcin del material que pas lamalla 3. (75,0 mm), se criba por la malla 2. (50,0 mm) y as sucesivamente por todas las mallaspara grava que se indican en la Tabla 1 de este Manual, obteniendo la masa del materialretenido en cada una, donde el subndice i corresponde a la designacin de la mallarespectiva.

Cribado de la fraccin de material que pasa la malla N4

La porcin del material que pas la malla N4, separada conforme a lo indicado en este Manual, secoloca en un vaso metlico donde se le agregan aproximadamente 500 cm 3 de agua y se dejareposar durante 12 h como mnimo.

Posteriormente se lava a travs de la malla N200, para lo cual:

a) Con ayuda de una varilla, se agita en forma de ochos el contenido del vaso durante 15 s, paraformar una suspensin.b) Se deja reposar dicha suspensin durante 30 s e inmediatamente despus se decanta sobre lamalla N200, como se muestra en la Figura 3 de este Manual.c) Para facilitar el paso de las partculas finas a travs de la malla, se aplica sobre sta un chorrode agua a baja presin.d) Se repite la operacin de lavado, hasta que el agua decantada salga limpia.


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Como se muestra en la Figura 4 de este Manual, el material retenido en la malla N200 seregresa al vaso metlico, utilizando un poco de agua, misma que se decanta al final de laoperacin, pero evitando el arrastre de partculas.

Se seca el material dentro del vaso metlico hasta masa constante, mantenindolo en el hornodurante un lapso no menor de 16 h, a una temperatura de 105 5C.

Posteriormente se retira del horno y se deja enfriar dentro del desecador hasta temperatura

ambiente Una vez ensambladas las mallas para la arena, como se indica en el Inciso D.3.1. de esteManual, se vierte el material seco sobre la malla superior y se coloca la tapa, como se muestraen la Figura 5 de este Manual.

Se efecta la operacin de cribado imprimiendo al juego de mallas un movimiento vertical y derotacin horizontal durante 5 min; en esta operacin es conveniente emplear el agitadormecnico.

Concluido el cribado, se quita la tapa y se separa la primer malla (N10), la cual se agita sobreuna charola hasta que se estime que la masa del material que pasa dicha malla durante 1 minno sea mayor de 1 g. El material depositado en la charola, se vierte sobre la siguiente malla(N20). Este procedimiento de cribado se repite en forma subsecuente con cada una de lasmallas restantes, verificando que las partculas que queden atoradas sean regresadas a laporcin retenida correspondiente mediante un cepillado de las mallas por su reverso.

Finalmente se obtienen las masas de los materiales retenidos en cada una de las mallas y seanotan las masas respectivas como W i, con aproximacin de 0,1 g, donde el subndice icorresponde a la designacin de la malla respectiva.

CALCULOS Y RESULTADOS

Para el anlisis granulomtrico mediante el procedimiento estndar, se calcula lo siguiente,reportndolo como se ejemplifica en el formato mostrado en la Figura 6 de este Manual.

La masa del material seco de la muestra, determinada mediante la siguiente expresin:

W d = W d 1 + W d 2

Donde:W d = Masa del material seco de la muestra, (g), con aproximacin a la unidadW d 1 = Masa del material seco de la fraccin retenida en la malla N4, que se considera igual a W m 1,debido a que el valor del contenido de agua de esta fraccin es relativamente pequeo y puededespreciarse sin producir errores de importancia, (g)W d 2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4, (g), determinada como

W m 2 = Masa de la fraccin que pas la malla N4, obtenida como se indica en el PrrafoD.2.2.2. de este Manual, (g) 2= Contenido de agua del material que pas la malla N4, obtenido de acuerdo con lo indicado enel Prrafo D.2.2.3. de este Manual, expresado como fraccin decimal.

De la fraccin de material retenido en la malla N4, se calculan los retenidos parciales en cada unade las mallas con relacin a la masa de la muestra seca, mediante la siguiente expresin:


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Donde: R i (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a la muestra original, (%), con aproximacin de0,1%W i = Masa del material retenido en la malla i , (g)i = Designacin de la malla utilizada, que va desde la de 3" hasta la N4W d = Masa del material seco de la muestra, (g)

De la fraccin de material que pas la malla N4, los retenidos parciales en cada una de las mallascon relacin a la masa de la muestra seca, se obtienen mediante la siguiente expresin:

Donde: R i (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a la muestra original, (%), con aproximacin de0,1%W d = Masa del material seco de la muestra, (g)W d 2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4, (g)W d 3 = Masa del material seco que pas la malla N4, (g), determinada como:

W m 3 = Masa de la porcin que pas la malla N4, obtenida como se indica en el PrrafoD.2.2.4. de este Manual, (g) 2= Contenido de agua del material que pas la malla N4, obtenido de acuerdo con lo indicado enel Prrafo D.2.2.3. de este Manual, expresado como fraccin decimal. W i = Masa del material retenido en la malla i , (g)i = Designacin de la malla utilizada, que va desde la N10 hasta la N200

De la fraccin de material que pas la malla N4, el contenido de finos que pasan la malla N200(0,075 mm) con relacin a la masa de la muestra seca, se obtiene mediante la siguiente expresin:

Donde:%F = Contenido de finos con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de0,1% W i = Suma de las masas de los materiales retenidos en las mallas N10 a la N200.W d , W d 2 y W d 3 tiene el mismo significado indicado en el Inciso D.4.3. de este Manual.

La cantidad de material que pasa cada malla, conforme a lo siguiente:

Se le resta al 100%, que es el total de la masa representativa expresada como porcentaje, el

retenido parcial correspondiente a la malla de mayor tamao empleada, con el fin de calcular lacantidad de material que pasa dicha malla.

Lo anterior se puede expresar como:


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Donde: P 3" (%) = Material que pasa a travs de la malla 3", que es la de mayor tamao, con relacin a lamuestra original, (%), con aproximacin de 0,1%W 3" (%) = Retenido parcial en la malla 3" con relacin a la muestra original, obtenido como se indicaen el Inciso D.4.2. de este Manual, (%)

Posteriormente, al valor antes obtenido ( P 3.) se le resta el retenido parcial en las mallassubsecuentes hasta llegar a la N200, con lo cual se van calculando los porcentajes que pasan. Loque se puede expresar como:

Pi (%) = Pi +1 (%) Wi (%)Donde:

P i (%) = Material que pasa a travs de la malla i con relacin a la muestra original, (%), conaproximacin de 0,1%

P i+1 (%) = Material que pasa a travs de la malla inmediata superior, es decir la malla i+ 1, conrelacin a la muestra original, (%)W i (%) = Retenido parcial en la malla i con relacin a la muestra original, obtenido como se indicaen los Incisos D.4.2. D.4.3. de este Manual, dependiendo del tamao de la malla, (%)i = Designacin de la malla utilizada, que en este caso va desde la de 2" hasta la N200

Con los datos obtenidos como se indica en los Prrafos D.4.5.1. y D.4.5.2. de esteManual, se dibuja sobre un sistema de ejes coordenados la curva granulomtrica del material,marcando las aberturas nominales de las mallas, en escala logartmica sobre el eje de las abscisasy los porcentajes de material que pasa cada malla, sobre el eje de las ordenadas, formando untrazo suave y continuo en la unin de todos los puntos graficados, como se muestra en la Figura 6de este Manual.Se calculan los contenidos de grava, % G y de arena, % S , mediante las siguientes expresiones:

Donde:%G = Contenido de grava con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1% P 3" (%) = Material que pasa a travs de la malla 3", con relacin a la muestra original, (%), conaproximacin de 0,1%

P 4 (%) = Material que pasa a travs de la malla N4, con relacin a la muestra original, (%), conaproximacin de 0,1%%S = Contenido de arena con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%%F = Contenido de finos con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%

Se determinan, mediante las siguientes expresiones, los coeficientes de uniformidad C u y decurvatura C c, que se emplean para juzgar la graduacin del material como se indica en el ManualMMMP102,Clasificacin de Fragmentos de Roca y Suelos :

Donde:C u = Coeficiente de uniformidad del material, (adimensional)C c = Coeficiente de curvatura del material, (adimensional)


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D 10 = Tamao de las partculas para el cual el 10% del material es menor que este tamao,determinado grficamente de la curva granulomtrica, (mm)



ANLISIS GRANULOMTRICO MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADOEl anlisis granulomtrico mediante el procedimiento simplificado consiste en separar y clasificarpor tamaos las partculas que componen un material, empleando un nmero menor de mallasrespecto al anlisis granulomtrico estndar, con el propsito de determinar los contenidos degrava, arena y finos menores que la malla N200 (0,075 mm), as como el tamao mximo delmaterial y juzgar su calidad, relacionando su contenido de finos con las caractersticas deplasticidad, para clasificarlo de acuerdo con lo establecido en el Manual MMMP102,Clasificacinde Fragmentos de Roca y Suelos .

EQUIPOEl equipo para la ejecucin de la prueba estar en condiciones de operacin, calibrado, limpio ycompleto en todas sus partes. Estar integrado por: juego de mallas con designacin 3., N4 yN200, que se indican en la Tabla 1; horno; balanzas; vaso de aluminio y agitador; cucharn;charolas; tapa y charola de fondo para el juego de mallas, y cepillos, segn se describen en laFraccin D.1. de este Manual.

PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de materiales para terraceras, obtenida segn se establece en elManual MMMP101, Muestreo de Materiales para Terraceras , se hace como se indica en losPrrafos D.2.2.1. y D.2.2.2. de este Manual, para separar con la malla N4 (4,75 mm), la grava dela arena con finos y registrar sus masas W m 1 y W m 2, respectivamente, en g, con aproximacin a launidad.

PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA La porcin del material retenida en la malla N4, se criba por la malla 3. (75,0 mm), para

determinar el por ciento de grava. En su caso, al material retenido en la malla 3., se ledetermina su masa y se registra como W 3 , en g, con aproximacin a la unidad.

Con la porcin del material que pas la malla N4, se procede como sigue: Se seca a masa constante en el horno a una temperatura de 105 ..5C, se saca del horno, se

deja enfriar a temperatura ambiente y se determina su masa registrndola como W d 2, conaproximacin de 0,1 g.

A continuacin el material se coloca en un vaso metlico y se somete a un lavado aplicndoleuna corriente de agua en forma continua y de tal manera que derrame sobre la malla N200(0,075 mm) convenientemente colocada; durante este proceso la muestra se agita con unavarilla metlica para propiciar el arrastre de los finos, suspendiendo el lavado cuando el aguaque salga del vertedero est clara. El material retenido en la malla N200 se regresa al vasometlico, utilizando un poco de agua, misma que se decanta al final de la operacin, peroevitando el arrastre de partculas.

Se deja escurrir la porcin del material que qued en el vaso y a continuacin se seca en elhorno a masa constante, a una temperatura de 105 5C; posteriormente se saca del horno,se deja enfriar hasta temperatura ambiente y se determina su masa registrndola como W d ,con aproximacin de 0,1 g.

CLCULOS Y RESULTADOSPara el anlisis granulomtrico mediante el procedimiento simplificado no es necesario dibujar lacurva granulomtrica correspondiente ni determinar los coeficientes de curvatura y uniformidad delmaterial, por lo tanto slo se calcula y reporta:


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La masa del material seco de la muestra, determinada mediante la siguiente expresin:

Donde:W d = Masa del material seco de la muestra, (g), con aproximacin a la unidadW d 1 = Masa del material seco de la fraccin retenida en la malla N4, que se considera igual a W m 1,debido a que el valor del contenido de agua de esta fraccin es relativamente pequeo y puededesperdiciarse sin producir errores de importancia, (g)W d 2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4, determinada como se indica enel Prrafo E.3.2.1. de este Manual, (g)

El retenido parcial en la malla 3., en su caso, determinado mediante la siguiente expresin:

Donde: R 3 . (%) = Retenido parcial en la malla 3. con relacin a la muestra original, (%), con aproximacinde 0,1%W 3 . = Masa del material retenido en la malla 3., (g)W d = Masa del material seco de la muestra, (g)

El contenido de grava con relacin a la masa de la muestra seca, es decir, la fraccin que pasa lamalla de 3. y se retiene en la malla N4, calculado mediante la siguiente expresin:

Donde:%G = Contenido de grava con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%W d = Masa del material seco de la muestra, (g)W d 2 = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4, determinada como se indica enel Prrafo E.3.2.1. de este Manual, (g)W 3 . = Masa del material retenido en la malla 3., (g)

El contenido de arena con relacin a la masa de la muestra seca, es decir, la fraccin que pasa lamalla N4 y se retiene en la malla N200, en %, calculado mediante la siguiente expresin:

Donde:%S = Contenido de arena con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%W d = Masa del material seco de la fraccin que pas la malla N4 y se retuvo en la mallaN200, determinada como se indica en el Prrafo E.3.2.2. de este Manual, (g)W d = Masa del material seco de la muestra, (g)

El contenido de finos con relacin a la masa de la muestra seca, es decir, la fraccin que pas lamalla N200, calculado mediante la siguiente expresin:


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Donde:%F = Contenido de finos con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%%S = Contenido de arena con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%%G = Contenido de grava con relacin a la muestra seca, (%), con aproximacin de 0,1%


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ProcedimientoPrueba de lavado de suelo

1. De la muestra de arcilla de 200 gramos, se toma una porcin no muy grande yse coloca en el vaso de aluminio con abundante agua. Es recomendable que lamezcla no debe sobrepase la mitad de la capacidad del vaso.

Figura 2.1 Herramientas a usar en el lavado

2. Con ayuda de la varilla se agita la mezcla de arcilla y agua, haciendomovimientos en forma de ocho durante quince segundos.

Figura 2.2 Mezclado de la muestra con el agua.


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3. Se hace pasar la mezcla por la malla No. 200, agregndosele agua parafacilitar el paso de las partculas ms pequeas (que pueden pasar por lasmalla).

Figura 2.3 Se hace pasar la arcilla mezclada con agua por la malla No 200.

4. Se puede ayudar al pase de las partculas golpeando ligeramente la criba enun costado con la mano.

Figura 2.4 Se golpea ligeramente la malla para facilitar el paso de la arcilla

5. El material retenido por la malla se devuelve una vez ms al vaso, tratando deque la arcilla retenida regrese en su totalidad al recipiente. Agregar agua puedeayudar a que la malla quede lo ms limpia posible.


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Figura 2.5 Se agrega agua a la malla para limpiarla lo ms posible

6. Se repiten los pasos 2 al 5 las veces que sea necesarias, hasta que noscercioremos de que ya no pasa ms material a travs de la malla No. 200, estopuede comprobarse en el momento de agregar agua a la malla con el materialretenido, pues observaremos que esta sale completamente limpia y que lasimpurezas del suelo son visibles en la malla.

Figura 2.6 El agua pasa limpia la malla No 200.

Figura 2.7 Las impurezas son visibles en la malla.


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7. Una vez terminado el proceso anterior, se deja reposar la mezcla por 30segundos. Una vez pasado el tiempo mencionado, se coloca el materialretenido en el horno por 24 horas, para posteriormente ser pasado por lasmallas 20, 40, 60, 100 y 200 en la siguiente prueba.


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Cribado

1. Pasar el material por cada una de las mallas, una a una, comenzando por lamalla nmero 10 y terminando con la 200.

Figura 2.8 Se hace pasar el material por una de las mallas

Figura 2.9 Se observa que se retiene material en cada malla

2. Pesar el material retenido en cada malla y se aparta cada uno en una capsula

metlica.


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Figura 2.10 Se coloca el material en la bscula

Figura 2.11 Se realiza el pesaje en la bscula

Figura 2.12 Material retenido por cada una de las mallas utilizadas

3. Con los datos obtenidos se realiza la grfica granulomtrica.


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TTULO: 07. Lmites de Consistencia

CONTENIDOEste Manual describe los procedimientos de prueba para determinar los lmites de consistencia delos materiales para terraceras a que se refieren las Normas NCMT101, Materiales paraTerrapln , NCMT102, Materiales para Subyacente y NCMT103,Materiales para Subrasante .

OBJETIVOS DE LAS PRUEBASEstas pruebas permiten conocer las caractersticas de plasticidad de la porcin de los materialespara terraceras que pasan la malla N40 (0,425 mm), cuyos resultados se utilizan principalmentepara la identificacin y clasificacin de los suelos. Las pruebas consisten en determinar el lmitelquido, es decir, el contenido de agua para el cual un suelo plstico adquiere una resistencia alcorte de 2,45 kPa (25 g/cm 2); ste se considera como la frontera entre los estados semilquido yplstico.El lmite plstico o el contenido de agua para el cual un rollito se rompe en tres partes al alcanzarun dimetro de 3 mm; ste se considera como la frontera entre los estados plstico y semislido. El

ndice plstico se calcula como la diferencia entre los lmites lquido y plstico.EQUIPO Y MATERIALES Malla no. 40 Copa Casagrande Balanza Horno Desecador Vaso o recipiente Capsulas de porcelana Esptula flexible Cuentagotas Vidrios de reloj Pao Placa de vidrio Alambre de acero

CALIBRACIN DEL EQUIPO Antes de cada prueba se verificar que la altura de cada de la copa de Casagrande sea de 1 cm,utilizando para ello el mango calibrado del ranurador, que tiene precisamente esa dimensin. Si laaltura de cada es diferente, el aparato debe corregirse mediante los tornillos de ajuste.

PREPARACIN DE LA MUESTRALa preparacin de la muestra de materiales para terraceras, obtenida segn se establece en elManual MMMP101,Muestreo de Materiales para Terraceras , se hace de la siguiente manera:

De la muestra del material se aparta, de acuerdo con el procedimiento indicado en el ManualMMMP103,Secado, Disgregado y Cuarteo de Muestras , una porcin de tamao tal que, unavez cribada en forma manual por la malla N40 (0,425 mm), se obtengan aproximadamente300.g del material que pase esa malla; ste se coloca en una charola.

Se separan aproximadamente 250 g, de acuerdo con lo indicado en el Manual MMMP103,Secado, Disgregado y Cuarteo de Muestras ; se obtiene y se registra la masa del materialseparado, con aproximacin de 0,01 g.

Se coloca el material separado en un recipiente apropiado, se le agrega el agua necesaria parasaturar el material y se deja en reposo durante aproximadamente 24 h, en un lugar fresco,


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cubriendo el recipiente con un pao que se mantendr hmedo a fin de reducir al mnimo laprdida de agua por evaporacin.

DETERMINACIN DEL LIMITE LQUIDO POR EL PROCEDIMIENTO ESTNDAREQUIPO Y MATERIALESEl equipo necesario para efectuar esta prueba es: copa de Casagrande, balanza, horno,desecador, vaso o recipiente, cpsulas de porcelana, esptula, cuentagotas, vidrios de reloj ypao, mismos que se describen en la Clusula D. de este Manual.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA De la fraccin del material preparada de acuerdo con lo indicado en la Clusula F. de este

Manual, se toma una porcin de aproximadamente 150 g que se coloca en la cpsula deporcelana donde se homogeneiza utilizando la esptula.

En la copa de Casagrande, previamente calibrada como se indica en la Clusula E. de esteManual, se coloca una cantidad suficiente de material para que, una vez extendido con laesptula, se alcance un espesor de 8 a 10 mm en la parte central de la copa, considerando losiguiente:

Para evitar que el material colocado sobre la copa sea insuficiente, es conveniente poner unacantidad ligeramente mayor y eliminar el sobrante al enrasarlo con la esptula.

Para extender el material se procede del centro hacia los lados sin aplicar una presinexcesiva y con el mnimo de pasadas de la esptula, como se muestra en la Figura 2 de esteManual.

Mediante una pasada firme del ranurador se hace una abertura en la parte central del materialcontenido en la copa, para lo cual, el ranurador se mantendr siempre normal a la superficieinterior de la copa, como se indica en la Figura 3 de este Manual.

La ubicacin, forma y dimensiones que tendr la ranura en su parte central se ilustran en la Figura 4 de este Manual. Inmediatamente despus de colocado y ranurado el material, se acciona la manivela del

aparato para hacer caer la copa a razn de dos golpes por segundo, y se registra el nmero degolpes necesarios para lograr que los bordes inferiores de la ranura se pongan en contacto enuna longitud de 13.mm.

Logrado lo anterior se toman con la esptula aproximadamente 10 g de material de la porcincerrada de la ranura y, para determinar su contenido de agua n , de acuerdo con elprocedimiento indicado en el Manual MMMP104,Contenido de Agua , se colocan en un vidriode reloj del que previamente se ha determinado su masa.

Una vez que se ha tomado la porcin requerida para la determinacin del contenido de agua,el material restante se reintegra a la cpsula de mezclado, para lavar y secar la copa y elranurador.

Inmediatamente, mediante el cuentagotas, se agrega agua al material en la cpsula y sehomogeneiza con la esptula; dicho material se prueba segn se indic del Inciso G.2.2. alInciso G.2.7. Este procedimiento se repite hasta completar cuatro determinaciones, que seregistran en el formato que se muestra en la Figura 5 de este Manual. La cantidad de agua quese adicione al material ser tal que las cuatro determinaciones queden comprendidas entre 10y 35 golpes en la copa de Casagrande, siendo necesario obtener dos valores por arriba y dospor abajo de los 25 golpes, ya que para consistencias menores de 10 golpes es difcilidentificar el momento de cierre de la ranura en la longitud especificada y para ms de 35golpes se dificulta la ejecucin de la prueba.

Se grafican los puntos correspondientes a cada determinacin, representando en el eje de lasabscisas en escala logartmica, el nmero de golpes n y en el de las ordenadas en escalaaritmtica, los respectivos contenidos de agua n, tal como se muestra en la Figura .5. Se trazauna lnea recta que una aproximadamente los puntos graficados; a esta recta se le llama curvade fluidez .

CLCULOS Y RESULTADOS


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De la grfica de la Figura 5 de este Manual, se obtiene el valor del lmite lquido ( L ),determinando en la curva de fluidez el contenido de agua correspondiente a 25 golpes.


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DETERMINACIN DEL LMITE PLSTICOEQUIPO Y MATERIALESEl equipo necesario para efectuar esta prueba es la balanza, horno, desecador, cpsulas deporcelana, esptula, vidrios de reloj, placa de vidrio y alambre de acero, mismos que se describenen la Clusula D. de este Manual.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA De la fraccin del material preparada de acuerdo con lo indicado en la Clusula F. de este

Manual, se toma una porcin de tamao tal que se pueda formar una pequea esfera deaproximadamente 12.mm de dimetro, la que se moldea con los dedos para que pierda agua yse manipula sobre la palma de la mano para formar un cilindro.

A continuacin el cilindro se hace girar con los dedos de las manos sobre la placa de vidriopara reducir su dimetro hasta que sea aproximadamente de 3 mm en toda su longitud, comose muestra en la Figura 6 de este Manual. La velocidad de girado ser de 60 a 80 ciclos porminuto, entendindose por "ciclo" un movimiento de la mano hacia adelante y hacia atrs,hasta volver a la posicin de partida.

Si al alcanzar un dimetro de 3 mm el cilindro no se rompe en tres secciones simultneamente,significa que su contenido de agua es superior al del lmite plstico ( P ).

En tal caso se junta nuevamente todo el material para formar la pequea esfera,manipulndola con los dedos para facilitar su prdida de agua y lograr una distribucinuniforme de la misma, repitiendo el procedimiento descrito en los Incisos H.2.1. y H.2.2. deeste Manual, hasta que el cilindro se rompa en tres segmentos precisamente en el momentode alcanzar dicho dimetro, el cual se verifica comparndolo contra el alambre de referencia.

Inmediatamente se colocan sobre un vidrio de reloj los fragmentos del cilindro y se determinael contenido de agua de ese material, i, de acuerdo con el procedimiento indicado en elManual MMMP104,Contenido de Agua . Para mayor seguridad en los resultados, la pruebase efectuar por triplicado, obteniendo para cada una de las determinaciones, el contenido deagua, i.

CLCULOS Y RESULTADOS

Se reporta como resultado de esta prueba, el lmite plstico ( P ), obtenido mediante la siguienteexpresin:

Donde: P = Lmite plstico de la muestra, (%), con aproximacin a la unidad i = Contenido de agua para cada una de las tres determinaciones, (%)En la Figura 5 de este Manual, se ilustra un ejemplo de clculo del lmite plstico.

Si no es posible formar cilindros del dimetro especificado con ningn contenido de agua, seconsidera que el material no es plstico; se reporta como NP (no plstico).


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Prctica 3. Lmites de consistenciaMateriales

Copa de casa grande

Ranurador Esptula Barra de contraccin lineal 4 capsulas metlicas 4 capsulas de porcelana Balanza Muestra de arcilla cribada por la malla 40, previamente saturada por 24 horas

en un vaso de aluminio Horno de secado

Figura 3.1 Herramientas a utilizar


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Procedimiento1. De la muestra en el vaso de aluminio, quitar el material seco en la superficie

hasta llegar al material hmedo.

Figura 3.2 Se quita el excedente de material del vaso

2. Una vez que se ha llegado al material hmedo, con ayuda de la esptulaseparar el material en capas, basndose en la humedad de cada una. Estascapas deben de ser 4, y se colocan por separado en capsulas de porcelanadistintas. Las capas ms superficiales sern las ms secas, y las msprofundas, las ms hmedas.

Figura 3.3 Separacin del material por capas


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3. Se toma el material suficiente de cualquiera de las capsulas de porcelana y conla esptula se esparce en la copa de casa grande. Se traza sobre la arcilla unalnea vertical de atrs hacia adelante con la ayuda del ranurador.


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Figura 3.4 Se coloca el material en la copa casa grande

Figura 3.5 Se traza una lnea en el material con ayuda del ranurador

Figura 3.6 Vista del material ranurado


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4. Una vez llena la copa, se procede a girar la manivela del dispositivo, a unarazn de dos golpes por segundo. Detener los golpes cuando la lnea quedivide el material haya alcanzado una longitud de 1 cm de unin entre la capaizquierda y la capa derecha.

Figura 3.7 Se hace girar la manivela del dispositivo

Figura 3.8 Las dos porciones de material se han acercado lo suficiente despus de que la copadiera los golpes necesarios

5. Se procede a tomar el dato del nmero de golpes que se necesit para quedicha unin se efectuara, ya teniendo este dato se tomara una porcin de lamuestra con la misma esptula agarrndola del centro de la copa de casagrande.

6. La muestra que se obtuvo en el paso 5 se colocara en una capsula metlica, lacual ha sido previamente pesada estando vaca. Se pesa el material en lacpsula,

7. Se repiten los pasos 3 a 6 para las dems muestras de arcilla.


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Figura 3.9 Muestra de la arcilla tomada del centro de la copa

Figura 3.10 Pesaje de una de las muestras de arcilla en la capsula de metal

8. En la barra de contraccin lineal colocar con la esptula material que hayacerrado entre los 15 y 25 golpes hasta llenarla a ras. Debemos de tomar oconocer las medidas de la barra.

Figura 3.11 Llenado de la barra de contraccin con la arcilla


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9. Sobre un vidrio de superficie plana, se realiza la prueba de plasticidad,

haciendo rollos de arcilla de 3 mm de dimetro aproximadamente, alargndoloshasta que estos se rompan sin necesidad de ser forzados.

Figura 3.12 Prueba de plasticidad

Figura 3.13 Prueba de plasticidad

10. Se meten al horno las capsulas y la barra de contraccin lineal durante 24horas. Una vez pasado el tiempo previamente mencionado, se sacan lasmuestras del horno. Las cpsulas con arcilla se pesan en la balanza, mientrasque el material en la barra de contraccin lineal se mide con ayuda de unflexmetro.


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Figura 3.14 Se sacan las muestras del horno

Figura 3.15 Muestras secadas al horno


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ConclusinDespus de haber realizado las pruebas de laboratorio anteriores, pudimoscerciorarnos de que en efecto, el suelo se comporta de distinta maneradependiendo de las condiciones a las que est sometido. Incluso si se trata delmismo material, sus reacciones ante distintas condiciones variarn de maneraconsiderable, por lo que hay que tenerlas muy en cuenta al momento de trabajarcon l en el campo laboral, para evitar futuras complicaciones.

El estudio de los suelos en el laboratorio de materiales es un gran aliado de laindustria de la construccin y de la ingeniera civil, pues el tener conocimientos encomportamiento de suelos nos permite saber a qu nos estamos enfrentando cadavez que trabajamos con un suelo, ya sea en una obra o en una situacin distintaque requiera de su estudio.

El saber realizar las pruebas de laboratorio ms bsicas (como las que sedescribieron en este trabajo) es el primer escaln para poder comprender otrasms complejas que nos permiten conocer an ms y a mayor profundidad cmoreaccionan los materiales existentes en los suelos de nuestras regiones y delmundo.

Realizar las pruebas de suelo de manera correcta, nos permite controlar demanera adecuada la calidad de las construcciones a nuestro alrededor,posibilitando que se diseen de la mejor manera posible al proporcionar alconstructor los datos que necesite conocer del suelo.


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Bibliografa Fundamentos de ingeniera geotcnica. Braja M. Das. Thompson Learning.

MMP. MTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALES.PARTE:

1. SUELOS Y MA TERIAL ES PA RA TERRACERAS. TTULO: 04.Contenido de Agua

MMP. MTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALES.PARTE:1. SUELOS Y MA TERIAL ES PA RA TERRACERAS. TTULO: 06.Granulometra de Materiales Compactables para Terraceras

MMP. MTODOS DE MUESTREO Y PRUEBA DE MATERIALESPARTE:1. SUELOS Y MA TERIAL ES PA RA TERRACERAS TTULO: 07. Lmitesde Consistencia

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Comportamiento de Suelos Practica1,2 y 3