Ensayo de Laboratorio Rocas

 

DETERMINACIÓN DE PESO ESPECÍFIC ESPECÍFICO O Dentro de la mecánica de suelos es muy importante estudiar el comportamiento del suelo  para ser usado como un material de construcción o como la base donde se realizarán las obras de ingeniería. Para esto es necesario obtener muestras representativas del suelo que se someten a pruebas de laboratorio. El presente informe tiene como finalidad exponer el procedimiento para el cálculo del  peso específico específico relativo de un ssuelo. uelo. La gravedad específica de un suelo (Gs) o peso específico relativo de un suelo es la relación entre la masa (o peso en el aire) de una unidad de volumen de un material a la masa del mismo volumen de agua. Se define como el peso unitario del material dividido  por el peso unitario unitario del agua de destilada stilada a 4°C. El valor del peso específico es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo. El método de trabajo tr abajo del laboratorio para determinar la gravedad específica es un método indirecto porque para medir el volumen del suelo, se mide el volumen de agua que este desplaza en la fiola.

OBJETIVOS: Determinar de una muestra de suelo, el peso específico relativo de los sólidos, o comúnmente denominada, denominada, densidad de sólidos (Ss.).

MARCO TEÓRICO DEFINICIÓN: El peso específico relativo (Ss) es la relación entre la masa (o peso en el aire)de una unidad de volumen de un material a la masa del mismo volumen de agua. Se define como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. El valor del peso específico es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo. Según la Norma ASTM D 854-58, se determina un valor adimensional denominado, “Peso específico relativo”, definido como el coeficiente entre el peso específico del suelo

y el peso específico del agua a una temperatura determinada.

 

EQUIPOS: - Muestras - Horno de secada - Mortero - Tamiz N° 4 - Fiola - Balanza - Termómetro ambiental.

PROCEDIMIENTO: 1.  Colocamos la muestra de suelo natural al horno (110°C) por 24 horas. 2.  Extraemos la muestra del horno y sacamos una muestra representativa del suelo. 3.  Trituramos la muestra representativa con la ayuda de un mortero. 4.  Pasamos la muestra representativa por el tamiz N°4. 5.  Pesamos la fiola. 6.  Pesamos la fiola + muestra. 7.  Peso de la muestra seca W= Peso ( fiola + muestra) –  peso  peso de fiola 8.  Pesamos la fiola + agua ( Wfw ). 9.  Pesamos la fiola + muestra + agua ( Wfsw ), 10. Repetimos el procedimiento para los 3 estratos restantes. r estantes. El peso específico relativo de los suelos pueda hallarse mediante la siguiente formula:

GS= gravedad especifica de los suelos. Ws = peso de la muestra seca. Wfw = peso de la fiola + agua. Wfsw = peso de la fiola + muestra + agua.

 

CONCLUSIONES   El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad importante que debe



determinarse a todos los suelos para una correcta aplicación en mecánica de suelos debido a que este valor interviene i nterviene en la mayoría de cálculos.   Para una obra civil es de vital importancia el conocimiento previo del peso unitario



de las partículas sólidas, para conocer las prestancias y deficiencias que pudiera ttener ener el suelo a ser usado como base de una estructura.

ANEXOS

 

DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE HUMEDAD Los límites de Atterberg son ensayos de laboratorio normalizados que permiten obtener los límites del rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene en estado plástico. Con ellos, es posible clasificar el suelo en la Clasificación Unificada de Suelos (Unified Soil Classification System, USCS). Fueron originalmente ideados por un sueco de nombre Atterberg especialista en agronomía y posteriormente redefinidos por Casagrande para fines de d e mecánica de suelos de la manera que hoy se conocen. Para obtener estos límites se requiere remoldear (manipular) la muestra de suelo destruyendo su estructura original y por ello es que una descripción del suelo en sus condiciones naturales es absolutamente necesaria y complementaria. Para realizar los límites de Atterberg se trabaja con todo el material menor que la malla #40 (0.42 mm). Esto quiere decir que no solo se trabaja con la parte fina del suelo (< malla #200), sino que se incluye igualmente la fracción de arena fina. DEFINICIONES:  

Contenido de humedad (w): Razón entre peso del agua y peso del suelo seco de una muestra. Se expresa en porcentaje:

donde: WW: peso agua WS: peso suelo seco  

Límite Líquido (wL ó LL): contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado semi-líquido y plástico.

 

Limite Plástico (wp ó LP): es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los estados semi-sólido y plástico.

 

Indice de Plasticidad (IP): es la diferencia entre los límites límit es líquido y plástico, es decir, el rango de humedad dentro del cual el suelo se mantiene plástico: IP = LL –  LP  LP

 

EQUIPO:   Máquina de Casagrande (referencia: norma ASTM Nº D 4318-95a)



  Acanalador (misma referencia)



  Balanza de sensibilidad 0.1g



  Varios: espátula de acero flexible, cápsulas de porcelana, placa de vidrio, horno



regulable a 110º, agua destilada.

PROCEDIMIENTO: a. Preparación del material: Se utiliza únicamente la parte del suelo que pasa por la malla # 40 (0.42 mm). Se  procede a agregar agregar o retirar agua según sea necesario y revo revolver lver la muestra hasta obtener una pasta semi-líquida homogénea en términos de humedad. Para los limos y suelos arenosos con poco contenido de arcilla el ensayo se podrá realizar inmediatamente después de agregar agua, siguiendo el procedimiento indicado en letra b. Para los limos arcillosos será necesario conservar la pasta aproximadamente aproximadamente 4 horas en un recipiente cubierto. Para las arcillas este tiempo deberá aumentarse a 15 o más horas  para asegurar asegurar una humedad uniforme de la muestra. muestra.

b. Determinación del límite líquido. En la práctica, el límite líquido se determina sabiendo que el suelo remoldeado a w = Wl tiene una pequeña resistencia al corte (aprox. 0.02 kg/cm2) de tal modo que la l a muestra de suelo remoldeado necesita de 25 golpes para cerrar en ½ pulgada dos secciones de una  pasta de suelo suelo de dimensione dimensioness especificad especificadas as más adelante adelante.. 1) Se deberá iniciar el ensayo preparando una pasta de suelo en la cápsula de porcelana con una humedad ligeramente superior al límite líquido, para lo cual recibirán indicaciones del instructor. 2) Desmontar y secar la cápsula de la máquina de Casagrande Casagrande,, asegurándose que ella se encuentre perfectamente limpia y seca antes de iniciar el procedimiento. 3) Montar la cápsula en su posición para el ensayo.

 

4) Colocar entre 50 y 70 g de suelo húmedo en la cápsula, alisando la superficie a una altura de 1 cm con la espátula, cuidando de no dejar burbujas de aire en la masa de suelo. 5) Usando el acanalador separar el suelo en dos mitades según el eje de simetría de la cápsula; para una arcilla, el surco se puede hacer de una vez; los limos pueden exigir 2 o 3 pasadas suaves antes de completarlo, siendo este procedimiento aún más complejo cuando se trata de suelos orgánicos con raicillas. 6) Girar la manivela de manera uniforme a una velocidad de dos revoluciones/seg; continuar hasta que el surco se cierre en ½” de longitud; anotar el número de golpes,  

cuando éste sea inferior a 40, 7) Revolver el suelo en la cápsula de Casagrande con la espátula y repetir las operaciones operaciones 5) y 6) 8) Tomar una muestra de aproximadamente 5 g de suelo en la zona donde se cerró el surco y pesarla de inmediato para obtener su contenido de humedad, lo que permitirá obtener un punto en el gráfico semi-logarítmico de humedad v/s número de golpes que se describe más adelante, 9) Vaciar el suelo de la cápsula de Casagrande a la de porcelana (que todavía contiene la mezcla de suelo inicial), continuar revolviendo el suelo con la espátula (durante el cual el suelo pierde humedad) y en seguida repetir las etapas (2) a (8), 10) Repetir etapas (2) a (9), 3 a 4 veces, hasta llegar a un número de golpes de 15 a 20.

 Equipo necesario para la determinación determinación de límite líquido.

 

Se amasa el suelo que pasa el tamiz # #40 40 con agua hasta conseguir una pasta homegénea. 

Se coloca el suelo dentro del cascador mediante la espátula.

Se utiliza un ranurador para hacer una ranura de 2 mm de ancho.

 

 

ENSAYO EQUIVALENTE DE ARENAS Y AGREGADOS FINOS La elaboración de este informe es en base al Ensayo Equivalente de Arenas y Agregados Finos para el curso de Diseño Moderno de Pavimentos del noveno ciclo, para la carrera de Ingeniería Civil de la facultad de Ingenierías de la Universidad Alas Peruanas. La composición de un suelo determina sus características y propiedades; así como su comportamiento o su respuesta a esfuerzos. Es decir, su comportamiento mecánico. El equivalente de arena va a determinar la porosidad y permeabilidad del suelo por lo que es importante saber su capacidad de infiltrar agua o su aireación. Los materiales granulares naturales, arenas y áridos, son ampliamente usados en la construcción civil pero muchas veces no existen controles y caracterizaciones Sistemáticas de las propiedades de la fracción fina de estos materiales, fracción que condiciona y limita su uso. La fracción fina de los materiales granulares y más en particular la fracción arcilla, es la  principal responsable del comportamiento desfavorable desfavorable en obras civiles. Son las causantes de roturas en obras de pequeño porte, ante la presencia de suelos expansivos y colapsables, así como del aumento de costos y disminución de resistencia en hormigones hidráulicos y mezclas asfálticas, y disminución del poder soporte de los materiales cuando son usados en bases y terraplenes de caminos. La prueba de equivalente de arena es una buena opción para contralar la cantidad y calidad de la fracción fina, necesaria para construir una buena construcción civil (vías). Este ensayo en particular es el tratado en el presente informe, donde se encuentra en forma detallada la manera en que se llevó a cabo y los resultados obtenidos.

 

OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: Determinar el equivalente de arena de la fracción fr acción fina de materiales granulares necesarios  para proyectos proyectos de ingeniería vvial. ial.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Estipular de forma clara como se calcula el ensayo de equivalente de arena de un suelo. Comprender de forma analítica como se determina cada uno de los resultados resultados de del ensayo. Conocer los procedimientos de un ensayo de equivalente de arena y los equipos utilizados en la realización de este. Adquirir experiencia en cuando al manejo de los instrumentos utilizados, fundamental  para la formación académica. académica. Confirmar mediante este ensayo los conceptos teóricos explicados por el docente. Incrementar la habilidad manual, la seguridad y la confianza para efectuar el ensayo de equivalente de arena.

EQUIPO: Para el ensayo de determinación de equivalente de arena se usaron los siguientes equipos:

Cilindro graduado de plástico: Con diámetro interior de 31.75 ± 0.381 mm (1¼±0.015") y altura de 430.0 430.0 mm (17") aproximadamente, aproximadamente, gradu graduado ado en es espacios pacios de 2.54 mm (0.1"), desde el fondo hasta una altura de 381mm (15").

 

Tapón macizo: De caucho que ajuste en el cilindro. Tubo irrigador: De acero inoxidable, de cobre o de bronce, de 6.35 mm de diámetro exterior, y 0.89 mm de espesor, con longitud de 510 mm.

Tubo flexible: (de plástico o caucho) De 4.7 mm (3/16") de diámetro y de1.20m de largo, aproximadamente, con una pinza que permita cortar el paso del líquido a través del mismo. Este tubo conecta el sifón con el tubo irrigador.

Un botellón: De 3.785 litros (1 galón) de capacidad, destinado destinado a contener la solución de cloruro de calcio; el tapón de este frasco lleva dos orificios, uno para el tubo del sifón y el otro para entrada de aire. El frasco se debe colocar a 915 ±25 mm (36 ±1”) de altura

sobre la mesa de trabajo.

Dispositivo para tomar lecturas: Un conjunto formado por un disco de asentamiento, una barra metálica y una sobrecarga cilíndrica. Este dispositivo está destinado a la toma de lecturas del nivel de arena y tendrá un peso total de 1 kg. La barra metálica tiene 457 mm (18") de longitud; en su extremo inferior lleva enroscado un disco metálico de cara inferior plana perpendicular al eje de la barra.

Recipiente metálico: De diámetro 57 mm aproximadamen aproximadamente, te, con una capacidad de 85 ± 5 ml.

Reloj o cronómetro: Para lecturas de minutos y segundos. Un agitador de operación manual, que sea capaz de producir un movimiento oscilatorio a razón de 100 ciclos completos en 45 ± 5 seg., con ayuda manual y un recorrido medio de 127 ± 5.08 mm. El dispositivo debe estar diseñado de manera de sostener el cilindro graduado en posición horizontal mientras se somete a un movimiento alternativo paralelo a su longitud.

Una regla recta: o espátula, apropiadas para quitar el exceso de suelo del recipiente metálico.

Un horno secador: Controlado termostáticamente, capaz de mantener una temperatura de 110 ±5 ºC.

Tela partidora: o cuarteadora cuadrada de aproximadamente 600 mm de lado, elaborada con material no absorbente tal como plástico o hule.

 

MUESTRA: Inicialmente se preparará una solución “stock” con los materiales enumerados a continuación:   Cloruro de calcio anhidro, 454 g (1.0 lb) de grado técnico.



 



Glicerina USP, 2050 g (1640 ml).

  Formaldehido (solución (solución a l 40% por volumen), 47 g (45 ml).



PROCEDIMIENTO: Para la realización de este ensayo se siguieron si guieron los siguientes pasos:  

Se procede a alistar el cilindro graduado y la muestra.

 

Se vierte una baja cantidad de 4 pulgadas de cloruro de calcio en el cilindro y se  procede con con ayuda de dell embudo a incorpo incorporar rar la arena.

 

Se toma el tiempo de diez minutos de espera con el reloj o cronometró.

 

Pasado los diez minutos (periodo de humedecimiento), se procede a tapar el cilindro con el tapón de caucho. se toma el cilindro en forma horizontal y es agitado continuamente durante 30 segundos rápidamente con el fin de obtener 90 ciclos (un movimiento completo de vaivén) en este tiempo.

 

Terminados los 30 segundos se para el cilindro sobre la mesa y se retira el tapón.

 

Con el tubo flexible se le suministra cloruro desde el botellón a la muestra hasta llenarlo a una medida de 15” (pulgadas).  

 

Se retira el tubo flexible del cilindro y se dejan pasar veinte (20) minutos en reposo.

 

Al finalizar este tiempo se le da lectura a la parte superior que es considerada como

lectura de arcilla de la muestra.   En seguida se introduce en el cilindro el dispositivo para tomar lecturas ejerciendo  presión sobre la arena facilitando ssuu leída.  

Terminados de obtener los respectivos datos se procede a desocupar el cilindro y realizar el respectivo aseo.

 

CONCLUSIONES Esta es una prueba determinante para saber si se puede usar un material en un pavimento, esta es una prueba sencilla y que no representa mayor problema en cuanto a equipo, ya que inclusive se puede realizar en campo puesto que no requiere de máquinas o accesorios muy complicados. Únicamente se requiere de equipo o herramienta menor, y se puede realizar en menos de una hora.

RECOMENDACIONES En el cálculo de los valores de equivalente de arena en cada una de las cuatro muestras se obtuvieron valores con rangos de diferencia altos, esto se pudo deber a que las personas que realizaron el ensayo eran diferentes y en el paso en el cual se debía agitar la muestra de manera rápida, las cuatro personas pudieron haber variado el número de oscilaciones dadas a las probetas durante los treinta segundos, y como se sabe este paso es uno de los que presenta mayor importancia en este ensayo