LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS

Ensayo el Peso Específico Relativo de los sólidos de un suelo, Gs. Definición: El peso específico de los sólidos de un suelo es la relación del peso al aire de un volumen dado de partículas de suelo a una temperatura determinada, al peso al aire de volumen igual de agua desairada a esa misma temperatura Aplicación del Gs: Es un factor auxiliar para determinar las características índices de los suelos, tales como la porosidad, la relación de vacíos, la saturación. Se utiliza también en estudios de consolidación, gradiente hidráulico crítico, hidrometría o densimetría. Se describen dos procedimientos, uno para suelos granulares finos, de partículas menores de 4,76 mm, esto es, limos y arcillas y otro, para suelos granulares gruesos, de partículas mayores de 4,76 mm, correspondientes a gravas y fragmentos de roca. Gs en Suelos Granulares Finos: Arenas, limos, arcillas Equipo y materiales: • •

• • • • • •

•

Picnómetro o matraz aforado, preferiblemente de 250 ó 500 ml Termómetro graduado en 0,1 ºC. Balanza, con precisión de ± 0,01 gr. Aparato para aplicar vacío Agitador mecánico. Quemador o parilla eléctrica Horno ajustable a 105 ºC Varios: embudos, cápsulas, gotero o pipeta, espátulas, picetas, toallas de papel. Agua destilada.

Calibración del Picnómetro o Matraz aforado: La temperatura produce variaciones en el volumen del recipiente y modifica la densidad del agua, dado que el coeficiente de dilatación del vidrio pirex es muy pequeño, se considerarán sólo las variaciones de la densidad del agua. Para cada picnómetro es conveniente formar una gráfica de calibración, esto es, una curva que tenga por ordenadas los pesos del picnómetro con agua hasta la marca de aforo y como abscisas las temperaturas correspondientes, en otros términos es la representación gráfica de la relación. (T ºC vs Wpw)

Preparación de la muestra: Suelo no cohesivos: se toma directamente un peso seco de 50 a 100 gr.

Suelos cohesivos: se toma una muestra húmeda de 100 a 150 gr de peso, el peso seco se determina posteriormente.

Procedimiento: Determinado el Wp, se coloca la muestra de suelo en el picnómetro mediante un embudo. Se vierte agua cubriendo totalmente la muestra. El aire atrapado en el suelo se remueve aplicando vacío y/o baño de maría. Se deja reposar la mezcla hasta lograr la temperatura ambiente o de calibración, Tc. Se añade agua destilada y desaireada hasta la marca de aforo. Se seca por fuera y la porción interior del cuello con toalla absorbente, pesándose el conjunto y determinándose T ºC.

Equipo y materiales: ¨ Balanza hidrostática, de 5 Kg de capacidad y sensibilidad 0,10 gr. ¨ Balanza de 5 Kg de capacidad y sensibilidad 0,50 gr. ¨ Balde para inmersión de muestras. ¨ Cilindro graduado de 1000 ml de capacidad Preparación de la muestra: Una vez que el material ha sido secado al horno, se separa en sus diferentes tamaños de partículas. Cantidad de muestra: La cantidad de muestra a usar en el ensayo puede ser de 2500 gr, tomando las diferentes fracciones te tamaño en función de los % retenido parciales, obtenidos de la granulometría.

Procedimiento: •

Tárese la balanza hidrostática, llenando de agua el envase hasta el nivel del tubo de desalojo luego se leva a cero el fiel colocando balines en el plato exterior de la balanza.

• • • • •

•

En la balanza de 5 Kg de capacidad y 0,1 gr de sensibilidad, se pesan las diferentes fracciones de tamaño en las proporciones indicadas anteriormente. En el balde de inmersión se coloca la muestra teniendo cuidado de no perder material en esta operación. Se lleva el balde con la muestra al recipiente de la balanza, teniendo la precaución de cerrar con un tapón el tubo de desalojo. Se quita el tapón del tubo y se deja salir el agua, hasta el nivel de desalojo del tubo. Se pesa la muestra sumergida en el agua y se anota éste, como peso sumergido. El volumen que ocupa la muestra en el recipiente de la balanza es igual a mismo volumen de agua desalojado recogido en la probeta.

Análisis de resultados: los valores obtenidos en el ensayo de de gravedad especifica fueron determinados para la fracción fina y la fracción gruesa de la muestra estos valores fueron de 1,31y 2.53 respectivamente estos valores se ponderaron y se obtuvo como gravedad especifica 1,91 Calculos Formulas Fracción granular fina Ws= 25 o 50gr Gs= WsWs+Wpt-Wpws×GW

Donde: Ws: peso de los sólidos en gramos Wpt: peso del picnómetro + agua a la temperatura Tx Wpws: peso del picnómetro + agua + suelo a la temperatura Tx GW: gravedad especifica del agua a la temperatura Tx Fracción granular gruesa Gs= WsWs-Wsa*GW

Donde: Ws: peso del suelo seco

Wsa: peso del suelo en agua

Calculo de la GS promedio: GS P= 100AGs.fracion gruesa+ BGs.fracion fina

Donde: A: porcentaje retenido acumulado en el tamiz #4 o # 10, según sea el caso (f. g. gruesa) B: porcentaje pasante tamiz #4 o #10 (f. g. fina) Gs: peso específico relativo Peso seco de la muestra Nota: Los datos a utilizar en esta práctica son los de la anterior principalmente lo de los tamices 1 ½” hasta #10.

Corrección fracción granular gruesa

FRACCIÓN GRUESA

PESO TOTAL = 10558 gr. Peso Ret. #10 = 6838 gr. Peso Pas. #10 = 3720 gr.

TAMIZ 2" 1-1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N° 4 N° 10 Totales

% RETENI DO PARCIA L 7,92 5,87 2,94 8,18 9,70 5,54 8,12 4,96 11,54 64,77

Correcci Peso Peso ón de la retenid retenid Fracción o o granular Corregi Acumul Gruesa do ado 12,22 305,50 305,50 9,06 226,50 532,00 4,54 113,50 645,50 12,62 315,50 961,00 14,97 374,25 1335,25 8,55 213,75 1549,00 12,53 313,25 1862,25 7,65 191,25 2053,50 17,81 445,25 2498,75 99,95 2498,75

%pasante del tamiz nº10 = 35,19% %retenido acumulado en el tamiz Nº10=64,77 Cálculos de la tabla: % retenido parcial Tamiz

W retenido (gr)

%Ret. Parcial

%Ret. acumulado

%pasante

2-1/2”

0,00

0

0,00

100,00

2”

836,00

7,92

7,92

92,08

1-1/2”

620,00

5,87

13,80

86,20

1”

310,00

2,94

16,74

83,26

¾”

864,00

8,18

24,93

75,07

½”

1024,00

9,70

34,63

65,37

3/8”

585,00

5,54

40,18

59,82

¼”

857,00

8,12

48,30

51,70

Nº4

524,00

4,96

53,27

46,73

Nº10

1218,00

11,54

64,81

35,19

w RetWs×100 83610558×100=7,92.gr

% retenido acumulado 0 + 7,92 = 7,92 7,92 + 5,87 = 13,80 % pasante

100- % retenido acumulado 100 – 7,92 = 92,08 Datos fracción granular gruesa: Ws = 2500gr Wsa = 1505gr Gs1=25002500-1505*0,99597=2,53

Datos de fracción granular fina: Wpicnometro #1 = 164,66 grs Wmuestra + Wpicnometro = 214,64 grs Wmuestra= 49,96grs Wpws = 682,18 grs Tx= 24ºC Wpt= 702. 5 grs Gs= 49,9649,96+682,18-694,09×0.99597=1,307718

Calculo de la GS promedio: GS P= 10064,772,53+ 35,191,31=1,91

Tabla de resultados Fracción Gruesa MUEST Ws (gr) RA 1

2500

W`s (gr)

Vdesplazado

1505

Gravedad Específica Ponderada

Temp (ºC)

H2O (gr/ml)

G.S1 (F.G)

29

0,99597

2,52

G.S2 (F.G)

MUEST RA 1

G.S.

G.S.

(FRACCIÓN

(FRACCIÓN

FINA)

GRUESA)

2,53

% Pasa 10

% Ret 10

35,19

64,77

ANALISIS HIDROMETRICO LECTURA DE LECTURA PROFUN HIDROM. CORREGI D. (R.) TIEMPO DA (R EFECTIV (MIN) ´) A L(cm) 0,5 1,014 1,0146 12,46 1 1,013 1,0136 12,78 2 1,013 1,0136 12,78 5 1,013 1,0136 12,78 10 1,012 1,0126 12,98 15 1,012 1,0126 12,98 30 1,012 1,0126 12,98 60 1,011 1,0116 13,22 120 1,011 1,0116 13,22 240 1,010 1,0106 13,52 480 1,010 1,0106 13,52 1440 1,010 1,0106 13,52 2880 1,009 1,0096 13,78

G.S

HIDROMETRO : Particulas Finas < 0,074 TEMPER mm. DIAMETR AT. O Valore (ºC) Total PARTICU s de (P) LA (mm) "K" 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 27,00 26,00 28,00 28,00

151-H

Ensayo de azul de methyleno: Este ensayo permite medir la capacidad de absorción iónica de los suelos ante la presencia de azul de metileno; el cual tiene como finalidad caracterizar la fracción arcillosa del suelo globalmente. La cantidad así como la naturaleza mineralógica de dicha fracción; determinan el resultado del ensayo. De igual manera y dado el sencillo procedimiento mecánico del ensayo es posible obtener un valor más preciso del Índice de Plasticidad (IP) del material de una correlación entre el valor de azul de metileno (P) y el Índice de Plasticidad (IP). Preparación de la muestra: El material a ensayar se hace pasar por el tamiz Nº 200, secando posteriormente al horno el material pasante a una temperatura de 105 ± 5 ºC. por un período mínimo de 18 horas y hasta peso constante. De la muestra secada al horno se toman de 5 a 20 gr. las cuales humedecidas con agua destilada, se dejan reposar por período no mayor de 24 horas, ni menos de 18 horas. Preparación de la solución de azul de methyleno: El día previo al ensayo se diluyen 10 gramos de azul de metileno medicinal, en un (1) litro de agua destilada, colocando en un envase que lo proteja contra la acción directa de la luz solar. Procedimiento: 1.- Se coloca la muestra saturada en el interior del vaso precipitado y se remueve con el agitador a una velocidad de 400 rpm, que ha de mantenerse constante en el ensayo durante 10 minutos. 2.- Se inicia la dosificación de azul con una dosis inicial de 5 CC dejándola agitar 40 segundos después de transcurrida la dosificación inicial, se extrae la primera gota introduciendo una varilla de vidrio de 8 milímetro de diámetro y se deposita sobre un disco de papel de filtro whatman Nº 40 produciéndose en él una mancha de 8 a 12 milímetro de diámetro. 3.- Formada la mancha se aprecia en la misma una zona central de arcilla coloreada generalmente de azul intenso, rodeado de una zona

húmeda incolora. La prueba se considera positiva si la aureola se torna de un tono azul claro. S i la aureola no aparece, se prosigue la dosificación de 5 CC de azul. Tomando a continuación de cada adición de azul una gota de la solución suelo-azul de metileno, que permita apreciar el inicio de la saturación (aparición de la mancha). 4.- De aparecer la aureola, se procederá a la pruebe de la permanencia. La cual consiste en tomar una gota de la solución cada minuto durante 5 minutos sin la adición de azul. De permanecer la aureola el ensayo se considera finalizado; si desaparece se procederá nuevamente a la dosificación pero esta vez con una adición de 2 CC de azul. Análisis de resultados: de este ensayo realizado aun fracción fina se obtuvo una superficie específica de 611,18m2/Gr que permite clasificar mineralógicamente el material como una “Illita ” Debido al bajo valor de volumen obtenido en el ensayo, mientras mas alto sea el volumen mayor sera el valor del mineral.

CALCULOS DE ENSAYO DE AZUL DE METHYLENO NORMA: AFNOR – DP 518 Datos: Ensayo Azul de Methyleno COVENIN 3584-1999

Tamaño Máximo de los granos de la Muestra: Pasa 200 (Referido al U.S. GAUGE. Indicado la Abertura Mínima por la que pasa el 95% del Suelo) Peso del Suelo Seco (M) = 10 gr. Reacción para Dosis Gruesa de 5cc Marcar :

5 10 cc cc

15 cc

20 cc

25 cc

30 cc

+ Positivo - Negativo

35 cc

40 cc

45 cc

50 cc

55 cc

60 cc

65 cc

-

-

-

-

+

Reacción para Dosis Fina de 2cc

Permanencia de la Reacción Para Reacción + en Dosis Fina

1 2 3 4 5 Min Min Min Min Min

Cc 25c c

+

Para Perm. (-)

+

+

+

+

Verificación Permanencia

2 cc

1 2 3 4 5 Min Min Min Min Min +

+

+

+

+

CALCULOS TÍPICOS Volumen (V)=25cc MO(Moles)=2,5319,86=0.00782 2510= 2.500

N(Moléculas)=6,02*M*10^23 N(Moléculas)=4,7076E+21

Valor de Azul: P(gr./100gr.)=

N(Moléculas)=6,02*0,00782*10^23

Superficie Especifica: se( me^2/grs)=1,3*N*10^(-20) Superficie Especifica: se ( me^2/grs)=1,3*4,7076E(+21)*10^(-20) =61,19 mts2/grs Tipo de mineral resultante: Illita

Resultado 25 cc

Ensayo de límites líquidos Método de 3 Puntos (Método Gráfico) Los límites líquidos deben determinarse en la fracción del suelo menor que la malla Nº 40. Si el espécimen es arcilloso, es preciso que nunca haya sido secado a humedades menores que su límite plástico aproximadamente. Equipo Necesario El equipo necesario para la determinación comprende •

• •

Una copa de Casagrande con ranurador laminar. Una balanza con sensibilidad de 0.01 g. Un horno de temperatura constante, comprendida entre 105 y 110 ºC.

Procedimiento Se ajustará a o siguiente: • •

•

•

Tómese unos 100 g de suelo húmedo y mézclense con una espátula, añadiendo agua destilada si es preciso, hasta que adopten una consistencia suave y uniforme. Colóquese una porción de esa pasta en la copa de Casagrande, con un espesor máximo de 1 cm y hágase con el ranurador apropiado la ranura correspondiente; el ranurador deberá mantenerse en todo el recorrido normal a la superficie interior de la copa. Acciónese la copa a razón de sus golpes por segundo, contando el número de golpes necesario para que la parte inferior del talud de la ranura se cierre 1.27 cm (0.5”). La ranura deberá cerrarse por flujo del suelo y no por deslizamiento del mismo respecto a la copa. Remézclese el suelo en la copa, copa la espátula, repitiendo las (2) y (3) dos veces más, si el número de golpes necesario para el cierre de la ranura es consistentemente el mismo en las tres ocasiones. Si alguna de esos números resulta muy diferente de los otros, repítase una cuarta vez las etapas (2) y (3). Así se tiene un número de golpes correspondiente a un cierto contenido de agua del suelo. Entre dos determinaciones, el número de golpes no

debe diferir en más de un golpe. Cuando se ha obtenido un valor consistente del número del número de golpes, comprendido entre 6 y 35 golpes, tómese 10 g de suelo, aproximadamente, de la zona próxima a la ranura cerrada y determínese su contenido de agua de inmediato. •

•

Repítanse las etapas (2) a (5) teniendo el suelo otros contenidos de agua. Para añadida quede uniformemente incorporada. Para secar el suelo, úsese la espátula, remezclándolo de modo que se produzca evaporación; en ningún proceso de evaporación violenta. De esta manera deberán tenerse, como mínimo cuatro valores del número correspondientes a cuatro diferentes contenidos de agua, comprendidos entre los 6 y los 35 golpes. Cada valor estará obtenido. Dibújese una gráfica (curva de fluidez) con los contenidos de agua y los números de golpes correspondientes, los primeros como ordenadas en escala natural y los segundos como abscisas, en escala logarítmica. Esta curva debe considerarse como una recta entre los 6 y los 35 golpes. La ordenada correspondiente a los 25 golpes será el límite líquido del suelo.

Determinación del Limite Plástico Con una parte de la masilla de suelo preparada para el LL, se trata de conformar cilindros con la palma de la mano y sobre una placa de vidrio. La prueba para la determinación del límite plástico, tal como Atterberg la definió, no especifica el diámetro a que debe llegarse al formar el cilindro de suelo requerido. Terzaghi agregó la condición de que el diámetro sea de 3 mm (1/8”). La formación de los rollitos se hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para acelerar la pérdida de humedad del material; también es frecuente efectuar el rolado sobre una placa de vidrio. El límite plástico se define como el contenido de humedad de la muestra de un suelo que al conformar con ella cilindros, estos se agrietan o desmoronan cuando alcanzan los 3 mm de diámetro. Analisis de resultados: los valores obtenidos en este ensayo fueron de 20,23% para el limite liquido y de 12,42% para el limite plástico.

Datos del ensayo

Limite líquido Punto #1 W tara #45= 21,91grs W tara + W muestra= 45,91grs Nº golpes= 24 W tara + W m. seca= 41,72grs

Punto #2 W tara= 19,04grs W tara + W muestra= 50,85grs Nº golpes= 29 W tara + W m. seca = 45,65grs Punto #3 W tara # 3= 20,85grs W tara + W muestra= 50,75grs Nº golpes= 34 W tara + W m. seca= 45,97grs Limite Plástico W tara #1 = 19,62grs W tara + W muestra= 56,19grs W tara + W m. seca=52,15 grs Cálculos: WL= w1.419-0.31 LOG N WL= W ×(N25)^0.121

WL= Limite liquido W= contenido de humedad correspondiente al número de golpes

N= número de Golpes Pm=w1+w2+w3T

PT=WL1+WL2+WL33 Agua =w tara + muestra –w tara +muestra seca P suelo.s= w tara +muestra seca-tara %W#caja45= aguaw.muetra seca*100

Cálculos: P suelo.s= 41,72-21,91=19,81 Agua=45,91-41,72=4,19

%Wp1= 4,1919,81*100=21,15%

%Wp2= 5,226,61*100=19,54%

%Wp3= 4,7825,12*100=19,03%

wlbp1=21,151.419-0.3 LOG 24=21,05

wlbp2=19,541.419-0.3 LOG 29=19,93 wlbp3=19,031.419-0.3 LOG 34=19,83

wlap1=21,15×24250.121=21,05

wlap2=19,54×29250.121=19,90 wlp3=19,03×34250.121=19,75

PT=21,05+19,90+19,753= 20,23 Tabla de resultado LIMITES DE CONSISTENCIA NORMATIVA: ASTM D 4318 - 84 PUNTO

LL

LL

LL

No. de golpes

24

29

34

Cajita No.

45

30

4

20

Caj + suelo hum.

45,91

50,85

50,75

56,19

Caja+suelo seco

41,72

45,65

45,97

52,15

Agua

4,19

5,2

4,78

4,04

Tara

21,91

19,04

20,85

19,62

Peso suelo seco

19,81

26,61

25,12

32,53

% de humedad Limites por form(a) Limites por form. (b)

21,15

19,54

19,03

12,42

21,05

19,90

19,75

12,42

21,05

19,93

19,83

Limites Prom.

20,23

Índice de Plasticidad= L.L – L.P Índice de Plasticidad = 20,23 – 12,42= 7,81

LL

LP

LP

12,42