Gravedad Especifica

 

 

GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SUELOS Integrantes: - HUAMAN CERVANTES Ana Yomira - VELASQUEZ ZUBIETA Moisés Neto

UPEU - LIMA  LIMA  [Mecánica de suelos II –  Ing.  Ing. Fiorella Maira Zapata Antesana] Grupo: “lunes”  

 

 

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INDICE GENERAL

1

INTRODUCCION:.................................................... ............................................................................ .............................................. ..................................... ...............3 

2

OBJETIVOS:............................................................. .................................................................................... .............................................. ...................................... ...............4  2.1 Objetivo

general: ...................................... ............................................................ ............................................ ............................................. ........................... .... 4 

2.2 Objetivos

específicos:............ específicos:................................... ............................................. ............................................ ............................................ ........................ 4 

3 NORMAS: ..................... ............................................ ............................................. ............................................ ............................................ ...................................... ................5 

........................................... ............................................. ............................................ ............................................ ........................ 6  4 MARCO TEÓRICO: .................... .................................................................. ............................................ ............................................ ...................................... ................ 6  4.1 Suelos ............................................ 4.2 Definición

Del Peso Específico.......................................... ............................................................... ............................................ ......................... 6 

5 MATERIALES UTILIZADOS: ................................. ....................................................... ............................................ ...................................... ................9  6 EQUIPOS

Y HERRAMIENTAS: ..................................... ........................................................... ............................................. ............................. ...... 10 

................................................................... ................................ ......... 13  7 PROCEDIMIENTO RECOMENDADO: ............................................ 7.1 Procedimiento para

la calibración del picnometro ....................... ............................................... ................................. ......... 13 

7.2 Procedimiento para

la determinación de la gravedad especifica ................................... ................................... 13 

8 METODOLOGÍA DE 9 MEMORIA

CÁLCULO: .......................................... ............................................................... ........................................... ......................15 

DE CÁLCULO:................... .......................................... ............................................ ............................................ ................................. .......... 1177 

10

 PRESENTACIÓN DE DATO:...................... DATO:............................................ ............................................ ............................................ ......................... ... 2211  11 ANALISIS E INTERPRETACION INTERPRETACION DE RESULTADOS:........................................... ................................................. ...... 22  12

CONCLUSIONES:................................. CONCLUSIONES:.......... ............................................. ............................................ ............................................. ................................ ......... 23 

RECOMENDACIONES: ......................................... ............................................................... ............................................ .................................... .............. 24  13 RECOMENDACIONES: 14 REFERENCIAS: ........................................... .................................................................. ............................................ ............................................ ...........................25   15

ANEXOS.............................................................. .................................................................................... ............................................. ........................................ .................26 

........................................... ..................... ............................................. ............................................ ............................................. .............................................. ................................... ............. 27 

1 

 

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INDICE DE TABLAS  Tabla 1. Valores Gs............... Gs..................................... ............................................ ............................................. .............................................. .................................. ........... 8  Tabla 2: Propiedades del agua ......................................................... ................................................................................ .......................................... ...................9  Tabla 3: Determinación de la curva de calibración ............................................ ................................................................. .....................21  Tabla 4: Determinación Determi nación de la gravedad especifica ................................................. .................................................................. .................21 

2 

 

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1

INTRODUCCION:

El contenido del presente informe describirá el proceso para determinar la gravedad especifica de los suelos, se define como gravedad especifica de fase solida del suelo, este  proceso nos permite conocer otras propiedades del suelo y de esta manera determinar su comportamiento, el cual se obtiene mediante ensayos del laboratorio, así mismo estos datos serán detallados y explicados. Este proceso nos sirve para para suelos y agregados como los que se utilizan en las mezclas de concreto y asfalto.

Con este informe podemos adquirir conocimientos teóricos como también prácticos acerca de la metodología a utilizar para la l a realización del mencionado ens ensayo ayo con la utilización de un suelo natural, así mismo reconocer los materiales e instrumentos de medición que se necesita  para llevar a cabo un buen ensayo. ensayo.

3 

 

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OBJETIVOS:

2

2.1

 



Objetivo general:

Realizar de forma correcta los procedimientos del ensayo ensayo en el laboratorio.

2.2

Objetivos específicos:

 

Determinar la gravedad especifica en los suelos.

 

Determinar el peso por unidad de volumen de las partículas sólidas que constituyen





un suelo.

 



Conocer métodos que nos ayuden a extraer el aire (espacios vacíos) de la muestra (agua).

4 

 

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3

NORMAS:

ASTM D-854

AASHTO T-100

MTC E 113-2000

5 

 

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4

MARCO TEÓRICO: 4.1

Suelos

Se define como agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta con líquido y gas en los espacios vacíos entre las partículas sólidas.(BRAJA M. DAS, 2010)

Para un ingeniero civil el suelo es el material de construcción en sus diversos proyectos como por ejemplo cimientos estructurales.

También se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.

El valor de la densidad de solidos interviene en la mayor parte de los cálculos de Mecánica de Suelos y, ocasionalmente, sirve también para fines de clasificación. El valor de la densidad de los suelos varía comúnmente entre los valores de 2.20 a 3.0, según el material de que se trate.

4.2

Definición Del Peso Específico

Es la relación entre peso, al aire, de sus partículas minerales y el peso, al aire del agua considerando un mismo volumen y una misma temperatura.

En el caso de los suelos, la densidad se da en relación al agua destilada a una temperatura de 4 grados centígrado. Tratándose de gravas o piedras, la densidad se da en relación al agua limpia La gravedad específica de un suelo se toma como el valor promedio para granos del 6 

 

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suelo. Si en desarrollo de una discusión no se aclara adecuadamente a que gravedad específica se refieren algunos valores numéricos dados, la magnitud de dichos valores pueden indicar el uso correcto, pues la gravedad específica de los suelos es siempre bastante mayor a la gravedad específica volumétrica determinada incluyendo los vacíos de los suelos en el cálculo. (Juárez & Rico, 2005)

El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílica.

La gravedad específica de cualquier sustancia sustancia se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Así, si se consideran solamente los granos del suelo se obtiene la gravedad específica (Gs)

El valor de la densidad, (el cuál expresado en un número), además de servir para fines de clasificación, juega un papel muy importante en la l a mayor parte de las pruebas y cálculos de la mecánica de suelos, Para su determinación, se hace uso de recipientes aforados llamados  picnómetros, los cuales sson on generalmente generalmente matrices calibrados a distintas temperaturas como como se indica en la figura. (REVISTA ARQHYS, 2012)

7 

 

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Tabla 1. Valores Gs

Fuente: google

8 

 

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Tabla 2: Propiedades del agua

 

 

Fuente: Robert L. Mott 

5

MATERIALES UTILIZADOS:

Figura 1: Muestra de suelo Fuente: google

9 

 

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Figura 2: Agua destilada Fuente: google

6

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:

Figura 3: picnometro Fuente: google

10 

 

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Figura 4: embudo Fuente: google

Figura 5: pipeta Fuente: google

Figura 6: cocina eléctrica Fuente: google

Figura 7: balanza Fuente: google

11 

 

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Figura 8: bandeja Fuente: google

Figura 9: termómetro Fuente: google

Figura 10: espátula Fuente: google

12 

 

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7

PROCEDIMIENTO PROCEDIMIEN TO RECOMENDADO:

Para realizar el cálculo de gravedad especifica en suelos se requiere de una curva de calibración para obtener el peso del picnómetro relleno de agua destilada hasta la marca de aforo.

7.1

Procedimiento para la calibración del picnometro

 

Determinar el peso del picnómetro seco.

 

Llenar el picnómetro con agua destilada a cierta temperatura hasta 0.5 cm debajo del menisco, dejando reposar por algunos minutos.

 

Medir la temperatura del agua contenido en el picnómetro.

 

Completar el agua con la pipeta solo hasta el menisco.

 

Secar cuidadosamente el cuello del picnometro

 

Pesar el frasco lleno del agua y repetir 5 veces el mismo procedimiento.

7.2

Procedimiento para la determinación de la gravedad

especifica  

La muestra de suelo debe ser tamizada por la malla N° 10 de allí pesar una muestra.

 

Colocar la muestra dentro del picnometro con el agua destilada.

13 

 

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 

Eliminar las burbujas de aire hasta que el borde del agua coincida con llaa marca del menisco.

 

Luego pesar el picnometro con la muestra del suelo y el agua, también debemos obtener la temperatura de la suspensión. suspensión.

 

Sacar el contenido del picnometro y vaciarlo en un recipiente limpio

 

Dejar el recipiente con la muestra en el horno por un tiempo de 24 horas a una temperatura de 110 °C.

 

Finalmente determinar el peso seco de la muestra.

14 

 

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8

METODOLOGÍA DE CÁLCULO:

Ecuación para los puntos de la curva de calibración.

  ∗(1∆∗) ∗(    =

+

)

 Dónde:



 



 



 



 



 



 



 



 

Wpw Wp Vp ΔT T Tc E γw



 

γa

:P Peso eso del picnómetro lleno de de agua. agua. : Peso del picnómetro seco y limpio. : Volumen calibrado del picnómetro a Tc. : T-Tc : Temperatura a la cual se obtiene Wpw. : Temperatura de calibración del frasco (20 °C). : Coeficiente térmico de expansión cubica 0.1*10-4/°C.  : Peso unitario del agua a la temperatura de ensay ensayo. o.

: Peso unitario del aire a temperatura T y presión atmosférica 0.001gr/cm3.

Con los datos obtenidos en laboratorio el cálculo de la gravedad específica del suelo se realizará utilizando la siguiente relación:

 Dónde:



 

Gs

= Gravedad especifica de las partículas sólidas del suelo.



 

Ws

= Peso seco del suelo



 

Wpw = Peso del picnómetro + Peso Peso del agua (De la curva de calibración)



 

Wpsw = Peso del picnómetro + Peso del suelo + Peso del agua.

15 

 

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Interpolación Lineal:

Interpolación Lineal Xi

Yi

X

Y=?

Xo

Yo

(   ) ∗ ( (  ))   ))  =  + (( 

16 

 

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9

MEMORIA DE CÁLCULO:

Cálculo del Peso Unitario del Agua:

Ensayo N°1

T °C 35 31.7 30

Peso Unitario Agua 9750 Y 9770

 (/)

 

50 97  9770 70) ∗   1  = 0.995564      = 9770 + (31.730(35) ∗ (979750 95 564 / 30) 9806.7 Ensayo N°2

T °C 45 44.9 40

Peso Unitario Agua 9710 Y 9730

 (/)

 

10 97  9730 30) ∗   1  = 0.99018      = 9730 + (44.9 40(45) ∗ (979710 901 8 / 40) 9806.7

17 

 

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Ensayo N°3

T °C 50 45.8 45

Peso Unitario Agua 9690 Y 9710

 (/)

 

90 97  9710 10) ∗   1  = 0.989813      = 9710 + (45.845(50) ∗ (969690 89 813 / 45) 9806.7 Ensayo N°4 T °C 45 44.7 40

Peso Unitario Agua 9710 Y 9730

 

 (/ )

10 97  9730 30) ∗   1  = 0.99026      = 9730 + (44.7 40(45) ∗ (979710 902 6 / 40) 9806.7 Ensayo N°5 T °C 50 48.5 45

Peso Unitario Agua 9690 Y 9710

 (/)

 

90 97  9710 10) ∗   1  = 0.98871      = 9710 + (48.5 45(50) ∗ (969690 887 1 / 45) 9806.7 18 

 

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Cálculo de Peso el Picnómetro lleno de agua

Ensayo N°1

 = 105.1+ 250[ 250[1 (  (31.720 31.720)) ∗ (0.1 ∗ 1100−)])]∗∗ (0.996 0.00101)) = 353.71  Ensayo N°2

 = 105.1+ 250[1  (44.920) ∗ (0.1 ∗ 1100−)] ∗ (0.990 0.001) = 352.33  Ensayo N°3

 = 105.1 +250[1  (4545.8.8 2020) ∗ (0.1 ∗∗1010−)] ∗ (0.989  0.001) = 352.24  Ensayo N°4

 = 105.1+ 250[ 250[1 (  (44.720 44.720)) ∗ (0.1 ∗ 1100−)])]∗∗ (0.990 0.00101)) = 352.35  Ensayo N°5

 = 105.1+ 250[1  (48.520) ∗ (0.1 ∗ 1100−)] ∗ (0.989 0.001) = 351.96 

19 

 

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T °C

Wpw (gr) 31.7

353.71

44.9

352.33

45.8

352.24

44.7

352.35

48.5

351.96

Curva de Calibración 355.5

   w    p     W

355

354.5 354 353.5 353 352.5 352

y = -0.1043x + 357.02 351.5 15

20

25

30

35

40

45

T °C

Grafico 11: Curva de Calibración Fuente: Excel

y = -0.1043(20) + 357.02 = 354.934

Wpw =354.934 (Calibración) Calculo de la Gravedad Especifica:

60.14  = 354.9  34 +60. 14 376.55 = 1.561105  20 

50

 

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10

PRESENTACIÓN PRESENTACI ÓN DE DATO:

 N° Ensayo Peso del Picnómetro Peso del Picnómetro + Agua(Laboratorio) Agua(Laboratorio) Volumen calibrado del Picnómetro Temperatura de Trabajo Temperatura de Calibración Peso Unitario del agua a T (g/cm3) Peso Unitario del aire a T Peso de Picnómetro + agua (Teórico)

1 2 3 4 105.1 105.1 105.1 105.1 352.46 351.57 352.19 352.02 250 250 250 250 31.7 44.9 45.8 44.7 20 20 20 20 0.995564 0.99018 0.989813 0.99026 0.001 0.001 0.001 0.001 353.71 352.33 352.24 352.35

Tabla 3: Determinación de la curva de calibración Fuente: Excel

 N° Ensayo  N° de Picnómetro Peso del Picnómetro Peso del Picnómetro + Suelo + Agua Peso de Picnómetro + Agua (Calibración) Peso de Bandeja Peso de Bandeja + Suelo Seco Peso de Suelo Seco Gravedad Especifica Final (Gs) Tabla 4: Determinación de la gravedad especifica Fuente: Excel

21 

1 A 105.1 376.55 354.934 95 155.14 60.14 1.56

5 105.1 351.81 250 48.5 20 0.98871 0.001 351.96

 

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11  



ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS: Del ensayo que realizamos, la gravedad especifica nos resultó 1,56 y por teoría se sabe que la gravedad especifica de un suelo varía entre 2,60  –  2,80   2,80 este resultado hace referencia que estamos en presencia de un suelo inorgánico.

 



Este resultado ha variado de manera significativa de rango, debido a la pérdida de la lectura del peso de picnómetro + suelo + agua.

 



El peso del picnómetro + agua (teórico) difiere del peso del picnómetro + agua (laboratorio) ya que en el momento de usar la formula

∗   realizamos (

)

  ∗(1∆∗  =

+

)

 una regresión lineal entre el peso del picnómetro + agua

(laboratorio) entre la temperatura.

22 

 

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12

CONCLUSIONES:

 

La calibración de la curva Wpw vs T °C nos dio resultado del Wpw=354.934gr/cm3. Wpw=354.934gr/cm3.

 

Se concluye que la gravedad especifica de nuestra muestra (suelo) analizado es 1,56 esto significa que hay presencia de materia orgánica.

 

Finalmente, este ensayo nos permite determinar el peso por unidad de volumen de las partículas de este suelo también distinguir que clases de material puede ser, teniendo en cuenta su peso ya que es una relación de pesos del material.

23 

 

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13  

RECOMENDACIONES:

Es importante recalcar que en todo ensayo la muestra a analizar debe de estar libres li bres de sustancias orgánicas.

 

Tener una balanza balanza bien calibrada.

 

Evitar que el agua pase el menisco al momento de tomar la temperatura.

 

Limpiar y secar muy bien el picnometro para pesarlo.

 

Tener mucho cuidado con derramar la muestra, puede alterar los datos.

24 

 

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14

REFERENCIAS:

BRAJA M. DAS. (2010).  Fundamentos de ingeniería geotécnica.  Dados  (Cuarta edi). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 Juárez, E., & Rico, A. (2005). Fundamentos de la Mecánica de Suelos. Mecánica de Suelos. REVISTA ARQHYS. (2012). Exploración y muestreo de los suelos. Retrieved August 27, 2017, from http://www.arqhys.com/construccion/s http://www.arqhys.com/construccion/suelos-exploracion.html uelos-exploracion.html

25 

 

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15

ANEXOS

Figura 11: eliminando el aire

Figura 12: enfriando el agua

26 

 

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Figura 13 : tomando la temperatura

Figura 14: sacando agua con la pipeta

Figura 15: calentando la muestra de suelo

Figura 16: muestra de suelo seco

27