‘’AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU ‘’

FACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO N°1- DETERMINAR LAS RELACIONES

GRAVIMÉTRICAS DEL SUELO

CURSO: MECÁNICA DE SUELOS

BLOQUE: FC-PRE7CIV05A1

HORARIO: MARTES-JUEVES DE 7:50 AM A 10:40 AM

PROFESOR: HERNANDEZ AGUILAR, MARCO ANTOÑIO

ALUMNO: CARBONELLI ZANABRIA, VETO

2016-01

INTRODUCCIÓN

Este trabajo consta de tres ensayos realizados ; la primera, determinar el contenido de

humedad de una muestra de suelo ; la segunda, la densidad de una muestra de suelo o peso

específico ; y por último , determinar el peso específico húmedo . Todos estos ensayos

tratan acerca de las relaciones gravimétricas del suelo.

Estos son muy importantes para el análisis del suelo, en este caso el tipo de suelo utilizado

contenía con mayor porcentaje el Limo y con poca apariencia de Arcilla. Para determinar

esas tres propiedades del suelo, es necesario saber métodos para la determinación, por

ejemplo del volumen de la muestra, es necesario contar con un horno, si es posible con uno

que desaparezca la humedad en un corto tiempo, etc. Eso ayudará a determinar los datos

básicos, las cuales utilizaremos en fórmulas o expresiones matemáticas para determinar las

tres propiedades físicas del suelo.

Finalmente gracias a los datos obtenidos, podemos tomar una muestra húmeda y determinar

todas sus propiedades con las cuales se puede hacer un trifásico, un sistema de agrupación

de los sólidos, agua y aire que contiene la muestra de suelo. También se pueden determinar

otras propiedades tales como la Porosidad, grado de saturación y vacíos.

Estos datos básicos del suelo son importantes y nos hace una referencia básica sobre el tipo

de suelo en la que un ingeniero va a trabajar.

OBJETIVOS

Complementar el conocimiento con un marco teórico de Relaciones Gravimétricas.

Determinar el contenido de humedad de la muestra de suelo.

Determinar el peso específico de la muestra de suelo seco.

Conocer métodos tales como La balanza, el picnómetro, el principio de Arquímedes

y La Probeta para determinar volúmenes que son cuerpos con figura geométrica

compleja.

Determinar el Peso Específico Húmedo de la muestra de suelo húmedo.

Tener el conocimiento de la utilidad de materiales y equipos para este laboratorio.

MARCO TEÓRICO

Para poder analizar el suelo y determinar el contenido de humedad, la densidad del suelo y

el peso específico húmedo es necesario tener conocimiento acerca de las Relaciones

Gravimétricas del suelo, ya que en conjunto se llaman Relaciones Gravimétricas.

Relaciones gravimétricas

Las relaciones gravimétricas sirven para dividir, la muestra de suelo, en tres fases las cuales

son: Sólido de suelo, Agua y Aire. Estos forman la composición del suelo.

Esta composición hace que formen parte del peso del suelo y además ocupen un espacio en

el suelo. A estos se definen como Masa y Volumen de los componentes.

W Total=W =W w+W s (Suponiendo que el aire es despreciable)

V total=V =V s+V v=V s+V a+V w

Donde:

W = Peso total W w= Peso del agua W s = Peso del sólido del suelo V= Volumen total

V s= Volumen del sólido de suelos V a= Volumen del aire V w= Volumen del agua

Las relaciones Gravimétricas son: Contenido de humedad, densidad y peso específico.

1) Contenido de Humedad (%H)

Es la cantidad de agua presente en una muestra de suelo, esta se encuentra con mayor

cantidad cuando la muestra se sitúa debajo del nivel freático y se determina con la siguiente

expresión. El agua contenida ocupa un espacio y masa que conforma el suelo.

%H=W −W S

W S

2) Densidad del suelo húmedo (γsuelo húmedo)

Es el peso del suelo húmedo (considerando el peso del agua y de los sólidos) por

volumen unitario (considerando el volumen del agua, aire y sólidos). Esta se determinar

con la siguiente expresión:

γsuelo húmedo=W total

V total=W

V

3) Peso específico del suelo seco

Es el peso seco o peso de sólidos (solo se considera el peso de sólidos) por unidad

de volumen (se considera el volumen del suelo seco sin presencia de agua ni aire).

Podemos determinarla con la siguiente fórmula:

γsuelo seco=W seco

V seco=

W s

V s

PROCEDIMIENTO DESCRIPTIVO

1) Determinar el porcentaje promedio de humedad de la muestra de suelo

Se puso la muestra de suelo en su posición original, esto para que no haya

ninguna alteración de sus características.

Se tomaron dos pequeñas muestras, lo Suficiente para caber a los

recipientes. La muestra N°1 se puso en el recipiente G4-01 y la muestra N°2

fue puesta en el recipiente G4-02, En las cuales fueron pesadas. Pero

inicialmente se debe medir el peso de los recipientes que en este caso fueron

iguales a 51.5 g.

Una vez pesadas se llevaron al horno eléctrico para un secado que dura

aproximadamente un día.

Finalmente hace un proceso matemático el cual está en el siguiente capítulo.

2) Determinar la densidad o peso específico de la muestra de suelo

Se tomaron nuevamente dos muestras, las cuales debían de estar pulidas y

no presentar ángulos, así se facilita la adherencia de la parafina.

Para cubrir las muestras se utilizó Parafina, un material que actúa como la

cera, que se derrite a unos 47 °C aproximadamente.

Se bañaron las muestras con Parafina, para evitar el ingreso y salida de

agua, aire y del mismo suelo ya que posteriormente se tenía que someter al

contacto con el agua.

Era necesario determinar el volumen de la muestra húmeda, una de las

formas era mediante la Probeta (Principio de Arquímedes), este consistía

en llenar la probeta hasta un punto cualquiera considerable, en este caso se

llenó hasta los 600 ml, posteriormente se le agrego la primera muestra

cubierta de parafina aumentando el volumen de la probeta hasta 704.0 ml y

finalmente se puso la siguiente muestra aumentando su volumen hasta

782.0 ml. Con operaciones matemáticas (siguiente capítulo) se podía

determinar el volumen de la muestra húmeda más la parafina. Considerando

0.87 g/ml como la densidad de la Parafina se podía determinar el volumen

de la muestra húmeda.

Una vez determinada el volumen de la muestra y también su peso, se pudo

determinar su densidad .

*Hay otros métodos alternos para determinar el volumen de la muestra: La Balanza.

3) Determinar el peso específico seco y gravedad específica del suelo

Se tomó una muestra (debidamente pesada sin considerar el peso del

recipiente) y se llevó al horno, ya que para este método era necesario que el

suelo este seco.

La muestra se trituró, y enseguida se pasó por el tamiz de Malla # 8.

Para determinar el peso específico seco era necesario determinar el volumen

seco, para ello se utilizó el método del Picnómetro. Este método consistía en

vaciar la muestra seca en la fiola y agregar agua hasta llegar a los 500 ml,

pero antes se debe agregar agua sin medida, pero considerable, y remover

hasta que la muestra se sedimente, una vez hecha se sigue el proceso

mencionado.

Por último era necesario determinar la temperatura del agua, esto para

determinar la Gravedad Específica. Con todos estos datos es posible

determinar nuestras incógnitas las cuales están resueltas en el siguiente

capítulo (procedimiento matemático).

PROCEDIMIENTO MATEMÁTICO

1) Determinar el porcentaje promedio de humedad de la muestra de suelo

Muestra N°1 – Recipiente G4-01

Se pesó el recipiente G4-01 : 51.5 g

Peso muestra de suelo húmedo + Peso de recipiente G4-01: 194.0 g

La muestra secada en horno pesó + Peso re recipiente G4-01: 169.0 g

Peso de muestra húmeda : 142.5g

Peso de muestra seca : 117.5 g

Porcentaje de humedad=% H=Peso de muestrahumeda−Peso de muestrasecaPeso de muestra seca

%H=142.5 g−117.5g117.5 g

×100 %=21.28 %

%H=21.28 %

Muestra N°2 – Recipiente G4-02

Se pesó el recipiente G4-02 : 51.5 g

Se tomó una muestra de suelo el cual pesaba + Peso de recipiente G4-02 : 248.0 g

La muestra secada en horno pesó + Peso recipiente G4-02: 210.5 g

Peso de muestra húmeda : 196.5 g

Peso de muestra seca : 159.0 g

Porcentaje de humedad=% H=Peso de muestrahumeda−Peso de muestrasecaPeso de muestra seca

%H=196.5 g−159.0 g159.0 g

×100 %=21.28 %

%H=23.58 %

Promedio de Contenido de humedad de las muestras

Porcentaje promedio dehumedad=%H promedio=%Hmuestra N ° 1+%Hmuestra N ° 2

2

%H promedio=23.58 %+21.28 %

2=22.43 %

%H promedio=22.43 %

2) Determinar la densidad o peso específico de la muestra de suelo

Muestra N°1

Datos Muestra N°1

Peso de la muestra húmeda N°1 : 148.0 g

Peso de la muestra húmeda N°1 + Peso de la Parafina : 159.5 g

Volumen de la Fiola con Agua : 600.0 ml

Volumen de la Fiola con Agua + Muestra N°1 : 704.0 ml

Densidad de la Parafina: 0.87 gr /cm3

Vparafina= Masa parafinadensidad

=159.5 g−148.0 g0.87 gr /cm3 =13.22cm3=13.22 ml

Resolución para la Muestra N°1

γmuestra N ° 1=Masade lamuestra N °1 total

Volumen de lamuestra N ° 1total= Peso de lamuestra N ° 1total

Vmuestra N °1−vparfina

VmuestraN °1+V parafina=704.0 ml−600.0 ml=104.0 ml

γmuestra N ° 1=148.0 g

104.0 ml−13.22ml=1.630 g /cm3

Datos para la Muestra N°2

Peso de la muestra húmeda N°2 : 118.5 g

Peso de la muestra húmeda N°2 + Peso de la Parafina : 124.0 g

Volumen de la Fiola con Agua + Muestra N°1+Muestra N°2 : 782.0 ml

Resolución para la Muestra N°2

γmuestra N ° 2=Masa de lamuestra N ° 2total

Volumen de lamuestra N ° 2total= Peso de lamuestra N ° 2 total

Vmuestra N ° 2−vparfina

VmuestraN ° 2+V parafina=782.0 ml−704.0 ml=78.0 ml

γmuestra N ° 2=118.5 g

78 ml−6.32ml=1.653 g /cm3

Promedio de Peso específico de la muestra

γ promedio dela muestra=γ muestra N °1+γmuestra N °2

2=

1.630 gml

+1.653 gml

2=1.6415 g /ml

3) Determinar el peso específico húmedo y gravedad específica del suelo

Datos

Peso del picnómetro: 187.0 g

Peso de la muestra seca : 111 g

Peso de la muestra seca + peso del picnómetro + peso del agua : 744.5 g

Masa dela gua en la fiola=PH 2 0=744.5 g−187.0 g−111.0 g=446.5 g

Si sabemos que:

V muestra seca+V agua=500 ml

V muestra seca=500 ml−V agua=500 ml−446.5 ml=53.5 ml

Entonces:

γ Muestraseca=111 g

53.5 ml=2.07 g

ml

¿=γ Muestra seca

γ Agua= 2.07 g/ml

1.00 g/ml=2.07 g

ml

4) Un sistema trifásico del suelo

Datos

Muestra Húmeda de la Muestra de Suelo: 148 .0 g

% Humedad promedio de la muestra de suelo: 22.43% = 0.2243

Promedio del peso específico del suelo o densidad de la muestra: 1.7295 g/ml

Densidad específica de la muestra seca: 2.07 g/ ml

Paso 1: Determinar el Peso Seco de la Muestra (W s)

%H=W −W s

W s

W s=W

1+%H= 148.0 g

1+0.2243=120.885 g

Paso 2: Determinar el Peso del Agua y Volumen del mismo (W W y V w)

W =W H=W W +W S

W W=W H−W S=148.0 g−120.885=27.115 g

V w=W W=27.115 ml

Paso 3: Determinar el volumen total (V )

γmuestrahúmeda=W H

V=W

V=1.6415 g/ml

V= Mγmuestra

= 148.0 g1.6415 g /ml

=90.16 ml

Paso 4: Determinar el volumen de la muestra seca (V S)

γmuestra seca=W s

V s=2.07 g

ml

V S=W S

γ muestraseca=120.885 g

2.07 gml

=58.3985 ml

Paso 5: Determinar el volumen del Aire ( V a)

V=V a+V S+V w

V a=V−V S−V W=¿90.16 ml -58.3985 ml- 27.115 ml = 4.6465 ml

RESULTADOS

1) Porcentaje promedio de humedad de la muestra de suelo

PORCENTAJE PROMEDIO DE HUMEDAD DE LA MUESTRA 1

MUESTRAS PESO HÚMEDO PESO SECO % DE

HUMEDAD

MUESTRA N°1 142.5g 117.5 g 21.28%

MUESTRA N°2 159.0 g 196.5 g 23.58%

  PROMEDIO 22.43%

2) Densidad o peso específico de la muestra de suelo

DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA DE SUELO

MUESTRA MASA VOLÚMEN DENSIDAD

PARAFINA 11.5 g 13.22 ml 0.87 g/ml

MUESTRA N°1 148.0 g 104.0 ml 1.630 g/ml

MUESTRA N2 118.5 g 64.78 ml 1.829 g/ml

PROMEDIO DE DENSIDAD DE MUESTRA N°1 y N°2 1.7295 ml

3) Determinar el peso específico húmedo y gravedad específica del suelo

TABLA DE DENSIDAD ESPCÍFICA Y GRAVEDAD ESPECÍFICA

MUESTRA PESO SECO

VOLÚMEN UNITARIO

DENSIDAD ESPECÍFICA

GRAVEDAD ESPECÍFICA

MUESTRA N°1 111 g 53.5 ml 2.07 g /ml 2.07

4) Sistema Trifásico de la muestra de suelo

INTERPRETACIÓN

1) Porcentaje promedio de humedad de la muestra de suelo

La cantidad de agua presente es de 22.43 % aproximadamente, Este porcentaje es considerable

RECOMENDACIONES

1) No exceder el tiempo de secado de la muestra ya que este puede alterar notoriamente sus propiedades e incluso su peso, ya que pequeñas partículas del suelo se desintegran y desaparecen.

2) Cubrir completamente la muestra húmeda con parafina para evitar la salida agua y aire, si eso sucede se debe hacer nuevamente otra prueba.

3) Echar la muestra de suelo cubierta de parafina cuidadosamente a la probeta para evitar que salpique agua ya que este alteraría el volumen de la probeta y por ende se tendría un resultado incorrecto.

4) Para determinar el volumen de una muestra es más efectivo usar el método de La Balanza, ya que este te proporciona una medida más exacta que el método utilizado en este trabajo.

5) Triturar completamente la muestra seca, evitar que haya grumos ya que esto no facilita la sedimentación de la muestra en el Picnómetro con agua.

6) Tener cuidado al llenar agua al Picnómetro ya que, aunque no se tan aparente, este llena rápidamente y puede exceder los 500 ml indicado en el picnómetro, si esto sucediera es mejor hacer otra prueba. Se recomienda utilizar un Frasco Lavador, esta expulsa agua de forma controlada.