LABORATORIO LABORATORIO Nº 1 GRANULOMETRÍA 1.
OBJETIVO.
Los ensayos de granulometría tienen por fnalidad determinar en orma cuantitativ cuantitativa a la distribución distribución de las partículas partículas del suelo de acuerdo acuerdo a su tamaño. tamaño. La distribución distribución de las partículas partículas con tamaño superior a 0.075 0.075 se determina mediante tamizado, con una serie de mallas normalizadas.
2. MATER MATERIALE IALES S Y EQUIPOS. EQUIPOS. . !ueg !uego o de tami tamice cess "#, "#, $, %0, %0, #0, #0, &0, &0, $0, $0, 00, 00, %00 %00 y base'. %. (git (gitad ador or.. ). *roc+ roc+a as. #. o orn rno o 0 0 - -.. 5. *alanz *alanza a de de preci precisió sión. n. &. /sp /sptu tulla. 7. 1os 1osil illos los de porcel porcelana. ana. $. 2ort 2orter ero o y ma mang ngo. o. 3. 2uestr 2uestra a de 500gr 500gr..
3. MARCO MARCO TEÓR TEÓRICO ICO.. ANÁLISIS DEL DEL TAMAÑO TAMAÑO DE LAS PART PARTÍCULAS ÍCULAS DE UN SUELO SUELO Ca!"#a# #$ %a!$&"a' %a( )* +,$ 'a %a''a N*. 2-Ba(a#* $ N*&%a ASTM D 11- / -1.
D$(0&"0"
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
/ste m4todo describe la orma de determinar la cantidad de material ms fno ue 0.075mm "malla %00', presente dentro de una muestra de suelo.
2.
M,$(!&a La muestra seleccionada debe ser representativa de toda la masa de suelo a estudiar. /sta racción debe ser una cantidad tal ue satisaga los dierentes tamaños de granos presentes, entre ms cantidad de granos grueso granulares +ayan dentro de la muestra, mayor debe ser la cantidad en peso ue se debe elegir para la realización del ensayo.
/l proceso de selección de la cantidad a ensayar, ensayar, debe seguir cualuiera de los m4todos de cuarteo e6istentes.
3. ).
P&*0$#"%"$!* P&*0$#"%"$! *
eue la muestra a ensayar +asta obtener peso constante. 8etermine, si es posible, la +umedad de la muestra.
).% 9biue la muestra en un recipiente lo sufcientemente grande ue permita añadirle agua +asta cubrirla. 84:ela como como mínimo dos +oras sumergida. ).)
(gite vigorosamente el contenido del recipiente y pselo a trav4s de los tamices seleccionados para el ensayo, adicionando constantemente agua limpia, sin de:ar de agitar. agitar. ;epita esta operación +asta ue el agua ue salga del tamiz sea completamente clara.
).#
).5 ometa la racción retenida, a un proceso de secado a 0=>?5@ por %# +oras apro6imadamente o +asta obtener obtener peso constante.
C4'0,'*( /l resultado obtenido esA
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
/ste m4todo describe la orma de determinar la cantidad de material ms fno ue 0.075mm "malla %00', presente dentro de una muestra de suelo.
2.
M,$(!&a La muestra seleccionada debe ser representativa de toda la masa de suelo a estudiar. /sta racción debe ser una cantidad tal ue satisaga los dierentes tamaños de granos presentes, entre ms cantidad de granos grueso granulares +ayan dentro de la muestra, mayor debe ser la cantidad en peso ue se debe elegir para la realización del ensayo.
/l proceso de selección de la cantidad a ensayar, ensayar, debe seguir cualuiera de los m4todos de cuarteo e6istentes.
3. ).
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eue la muestra a ensayar +asta obtener peso constante. 8etermine, si es posible, la +umedad de la muestra.
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(gite vigorosamente el contenido del recipiente y pselo a trav4s de los tamices seleccionados para el ensayo, adicionando constantemente agua limpia, sin de:ar de agitar. agitar. ;epita esta operación +asta ue el agua ue salga del tamiz sea completamente clara.
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C4'0,'*( /l resultado obtenido esA
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GRUPO # 6
P =
W O − W W O
× 100
8ondeA 1A es el porcenta:e del material material ms fno ue la malla %00. %00. BoA es el peso seco de la muestra original, en g. lavado.
BA es el peso seco de la muestra despu4s del proceso de
G&a,'*%$!&5a #$ (,$'*( Los ensayos de granulometría tienen por fnalidad determinar en orma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. Las distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 se determina mediante tamizado, con una serie de mallas normalizadas. 1ara partículas menores ue 0.075 mm, su tamaño se determina observando la velocidad de sedimentación de las partículas en una suspensión de densidad y viscosidad conocidas.
G&a,'*%$!&5a *& !a%"6a#* 2uestra original de suelo conteniendo partículas de varios tamaños. /sta muestra se seca al +orno y se determina su masa total seca.
1orción (A 1orción de la muestra ue ueda retenida en el tamiz de dimetro #.75 mm
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GRUPO # 6
1orción *A 1orción de la muestra ue pasa el tamiz #.75 mm. /sta porción incluye partículas fnas.
La porción (, despu4s de lavarla en el tamiz C#, para eliminar las partículas de arena y las ms fnas
La porción *, despu4s de lavarla en el tamiz C%00 para eliminar las partículas fnas
(lgunas mallas utilizadas en el proceso de tamizado
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GRUPO # 6
8eterminación del peso retenido en una de las mallas
Ta%"6a#* 7 #$!$&%"a0" #$ 'a 8&a,'*%$!&5a 9N0: 1;< *=. >>? La granulometría es la determinación ms corriente y una de las ms importantes ue se realizan a un ridoD y representa la distribución de los tamaños ue posee el rido. La granulometría est directamente relacionada con las características de mane:abilidad del +ormigón resco, la demanda de agua, la compacidad y la resistencia mecnica del +ormigón endurecido. MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
La norma Ec+ &5 establece el procedimiento para eectuar el tamizado y determinar la granulometría de los ridos de densidad real normal. La granulometría permite tambi4n obtener el módulo de fnura del rido y su e6presión grfca representada por la curva granulom4trica. 1ara determinar la granulometría de un rido se considera la masa de una muestra de ensayoD se tamiza la muestra y se determina la masa de las racciones del rido retenidas en cada uno de los tamices. e calculan los porcenta:es parciales retenidos y se e6presa la granulometría.
Ta%"0$( #$ $(a7* Los tamices son de alambre y abertura cuadrada, de tamaños nominales segFn se indica en la
Ibs4rvese ue los tamices de la serie preerida son de valor doble o la mitad a partir del tamiz bsico de 5 mm ue separa el material en rido grueso y rido fno. /s necesario +acer notar ue la serie preerida no ser e6tensamente usada mientras no se abriuen los te:idos de alambre de esas precisas aberturas. 1or a+ora se seguirn empleando te:idos importados ue concuerden con las aberturas en pulgadas o milímetros.
A0*#"0"*a%"$!* 7 !a%a@* #$ 'a %,$(!&a #$ $(a7* La muestra de laboratorio se +omogeneiza cuidadosamente en estado +Fmedo y se reduce por cuarteo para obtener en estado seco un tamaño ligeramente superior a los valores ue se indican. Eo se permite +acer la reducción en estado seco ni tampoco reducir a una masa e6acta predeterminada. Luego la muestra se seca +asta masa constante en estua a 0 J 5-.
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GRUPO # 6
erie erie erie 1reerida, omplementaria, 1rovisoria, mm mm mm ? %5 ? ? 00 ? $0 ? 75 ? &) ? ? 50 ? #0 ? )$, ? ),5 ? ? %5 ? %0 ? 3 ? & ? ? %,5 ? 0 ? 3,5 ? $ ? ? &,) ? 5 ? #,75 %,5 ? %,)& ,%5 ? ,$ 0,&)0 ? 0,&00 0,)5 ? 0,)00 0,&0 ? 0,50
0. A&$a( aracterística de la arena
2asa mínima de la muestra Her nota 500 g 00 g
N*!a uando una arena contenga una racción de grava superior a 5K debe separarse en el tamiz 5 mm determinando cada racción. Las racciones se trataran como una arena y una grava por separado.
G&aa(
d.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
Ta%a@* %4"%* a(*',!* %%
Ma(a %5"%a #$ 'a %,$(!&a 8. )% %5 %0 & 0 $ 5 #
GH.5 mínimo de la ensayo uando
una
grava racción
de
arena superior al 5K, debe separarse en el tamiz 5 mm, determinando cada racción. Las racciones se tratarn como una grava y una arena por separado. /sto tambi4n signifca ue cuando se trate de ridos totales o mezclados debern separarse en el tamiz 5 mm y procesarse individualmente. uando el tamaño de la muestra de ensayo es sufcientemente grande y e6iste riesgo de sobrecargar los tamices, se recomienda utilizar tamices intermedios y>o raccionar la muestra de ensayo.
J,$8* #$ !a%"0$( /l :uego de tamices se elegir de acuerdo al material a ensayar y ser dispuesto en orden decreciente de abertura y provisto de tapa y recipiente receptor del residuo. /l :uego de tamices debe estar limpio y seco. Las aberturas de las mallas del :uego de tamices debern ser verifcadas periódicamente en un laboratorio califcado.
O$&a0" #$ !a%"6a#* ? e determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco, apro6imando a g para arenas y a 0 g para gravas. ? e vacía en el :uego de tamices. e cumple el ciclo de tamizado. ? e registra la masa retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la apro6imación de g o a lo menos 0,K de la pesada. ? e calcula la masa total o suma de las racciones retenidas en todos los
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GRUPO # 6
tamices y en recipiente receptor, la ue no debe dierir con la masa de la muestra de ensayo en ms de )K para las arenas y de 0,5K para las gravas. /n caso ue no se cumpla este reuisito se rec+aza el ensayo y se debe repetir con una muestra gemela. ? e calcula el porcenta:e parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente receptor, reerido a la masa total de las racciones retenidas, apro6imando al K. ? e e6presa la granulometría como el porcenta:e acumulado ue pasa, en el ue se indica como primer resultado el del menor tamiz en ue pasa el 00K y como Fltimo resultado, el del primer tamiz en ue pasa el 0K. La granulometría tambi4n puede e6presarse como el porcenta:e retenido acumulado o como porcenta:e retenido parcial, pero estas e6presiones no son usuales como la anterior.
M#,'* #$ ),&a /l módulo de fnura es el valor correspondiente a la cent4sima parte de la suma de los porcenta:es retenidos acumulados en los tamices de la serie preerida. e calcula tanto para arenas como para gravas o ridos totales. uanto mayor es el módulo de fnura ms grueso es el material. /l módulo de fnura tambi4n se puede apreciar en la granulometría.
C,&a 8&a,'*%F!&"0a La curva granulom4trica es la representación grfca de la granulometría O permite dar una visión ob:etiva de la distribución de tamaños de los granos del rido. irve tambi4n para comparar visualmente dierentes materiales entre si, y para comparar un material con los límites recomendados por la norma o especifcación. /l grfco se construye de acuerdo al procedimiento indicado en la norma y est ormado por coordenadas rectangulares de dos e:es. /l e:e vertical "ordenada' es una escala graduada línea correspondiente a los porcenta:es acumulados ue pasan "de aba:o a arriba',o a los porcenta:es acumulados MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
retenidos "de arriba a aba:o'. /l e:e +orizontal "abscisa' es una escala graduada logarítmica a partir del tamiz 0.0$ mm con puntos ue corresponden al logaritmo del valor de la abertura nominal de los tamices.
. MONTAJE.
Ta%"6
*#* 7 !aa a&a !a%"6
M*"%"$!* a&a !a%"6a&
<. PROCEDIMIENTO. VÍA SECA ? e determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco, apro6imando a 500 g . ? e vacía en el :uego de tamices. e cumple el ciclo de tamizado. ? e registra la masa retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la apro6imación de g o a lo menos 0,K de la pesada. ? e calcula la masa total o suma de las racciones retenidas en todos los tamices y en recipiente receptor, la ue no debe dierir con la MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
masa de la muestra de ensayo en ms de )K para las arenas y de 0,5K para las gravas. /n caso ue no se cumpla este reuisito se rec+aza el ensayo y se debe repetir con una muestra gemela. ? e calcula el porcenta:e parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente receptor, reerido a la masa total de las racciones retenidas, apro6imando al K. ? e e6presa la granulometría como el porcenta:e acumulado ue pasa, en el ue se indica como primer resultado el del menor tamiz en ue pasa el 00K y como Fltimo resultado, el del primer tamiz en ue pasa el 0K. La granulometría tambi4n puede e6presarse como el porcenta:e retenido acumulado o como porcenta:e retenido parcial, pero estas e6presiones no son usuales como la anterior.
VÍA HMEDA ? e determina la masa de una muestra de ensayo en estado seco, apro6imando a 500 g . ? e lava la muestra con muc+a agua y se la +ace secar en un +orno.. ? e vacía en el :uego de tamices. e cumple el ciclo de tamizado. ? e registra la masa retenida en cada tamiz y en el recipiente receptor con la apro6imación de g o a lo menos 0,K de la pesada. ? e calcula la masa total o suma de las racciones retenidas en todos los tamices y en recipiente receptor, la ue no debe dierir con la masa de la muestra de ensayo en ms de )K para las arenas y de 0,5K para las gravas. /n caso ue no se cumpla este reuisito se rec+aza el ensayo y se debe repetir con una muestra gemela. ? e calcula el porcenta:e parcial retenido en cada tamiz y en el recipiente receptor, reerido a la masa total de las racciones retenidas, apro6imando al K. MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
;. OBTENCIÓN Y REGISTRO DE DATOS. VÍA SECA PESO MUESTRA INICIAL 3-- 8&. TAMI K
P.R.A.
N Ta%"6 21-2-Ba($
P.R. 0!6 98&?. -.-..>2.-;.1.<1 -.<-
*
>. CÁLCULOS. PESO QUE PASA P .Q. P
=
Ps
−
P . R. A.
PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO % R. A. = MECANICA DE SUELOS II
P R . . A. Ps
× 100% GRUPO # 6
PORCENTAJE QUE PASA %Q P . .=
VÍA SECA
P .Q P . . Ps
× 100%
PESO SECO 3-- 8&. Eo
1.;. c>tz "gr'.
21-2--
-.-..>2.-;.1.<- -.
Ba($
1 -.<-
1. ;.(. "gr'.
..<>.<12.;2-.<3--.--
K ;.(.
1.;1;.<2;.1> 1.< ;. 1--.-
K P. 1.
1--.-.3.<>3.3 <.; 3-.1; -
2;-
Q
Dif = P .i. − P . f . = 300 − 299.60 = 0.4 gr
e=
e=
P .i . − P . f . P .i .
* 100
300 − 299.60 300
* 100 = 0.13%
/;;I; R 0.)K S )K ompensando el error al numero mayor Eo
1.;. c>tz "gr'.
1. ;.(. "gr'.
K ;.(.
21-2-Ba($
-.-..>2.-;.1.-.<3--.--
0,00 #,$0 #3,50 7$,50 %#,&0 %03,50 )00,00
0,00 ,&0 &,50 %&,7 #,5) &3,$) 00,00
Q
K P. 1. 00,00 3$,#0 $),50 7),$) 5$,#7 )0,7 0,00
GRÁICA MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
φ x = 10
φ x
=
φ 30
x L × (log φ f − log φ i ) + log φ i
13.7 × 22 (log 0.01− log 75 ) + log 75
10
=
0.29
COEICIENTE DE UNIORMIDAD Y CURVATURA Cu =
D60 D10
Cc =
=
tamizN º80 T .micras
( D30 ) 2 D10 × D60
=
=
0.180 0.05
0.29 2 0.05 * 0.18
= 3.6
= 9.34
VÍA SECA ;- -.1 3- -.2 1- -.-< C, 3.;C0 .3 P*& !a!* $' (,$'* * $( ,"=*&%$ PARA ELTRIANGULO DE HITNEY ARNA = (%Q! PASA . . L .TAMI" . N º 4 − %Q! PASA . . L.TAMI" . N º 200) = ARNA = (100 − 30.16) = 69.84% LIMO = (%Q! PASA . . L .TAMI" . N º 200 − %Q! PASA . .5 MICRAS . ) LIMO = (30.16 − 0) = 30.16% ARCILLA = MNOR. A.5 MICRAS . .=0
TIPO DE SUELO
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GRUPO # 6
LIMO ARENOSO
. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. /l ensayo de granulometría tuvo por fnalidad determinar en orma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. La distribución de las partículas con tamaño superior a 0.075 se determinó mediante el tamizado, con una serie de mallas normalizadas, y tambien se determino ue es un suelo arcilloso por el m4todo de vía seca, el cual se concluyó e6itosamente teniendo un error mínimo ue se encuentra en lo estimado.
. BIBLIOGRAÍA. :!!.)'!&a.0*%I"0"*I"0"*.:!% :!!.$#$0*!!(.0*% :!!(,$'*(.$"a.$#,.0*""0"*'a.:!% :!!."8.,0.0'"8$*!"0$1;-3.:!% :!!.,0.0'a0,'!a#$(I(!"!,!*('a*&a!*&"*0"$0"a <.:!%
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GRUPO # 6
LABORATORIO K 2 ANALISIS GRANULOMTRICO POR MEDIO DEL HIDRÓMETRO 1. OBJETIVO. /l anlisis +idrom4trico se basa en la Ley de toTes, la cual relaciona la velocidad de una esera, cayendo libremente a trav4s de un Uuido, con el dimetro de la esera. s ? τ
τ
vR
6 8V $00
∩
dondeA v R Helocidad de la esera "cm>s' ) τ s R 8ensidad de la esera "g>cm ' ) τ R 8ensidad del Uuido "g>cm ' ∩ R Hiscosidad del Uuido "g . s>cmV' 8 R 8imetro de la esera "mm'. e asume ue la ley de toTes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias ormas y tamaños. /l +idrómetro se usa para determinar el porcenta:e de partículas de suelos dispersados, ue permanecen en suspensión en un determinado tiempo. 1ara ensayos de rutina con fnes de clasifcación, el anlisis con +idrómetro se aplica a partículas de suelos ue pasan el tamiz de %.00 mm "Eo.0'. uando se uiere
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GRUPO # 6
ms precisión, el anlisis con +idrómetro se debe realizar a la racción de suelo ue pase el tamiz de 75 Wm "Eo.%00'.
2. MATERIALES Y EQUIPO. 2.1 *alanza, de sensibilidad de 0. g 2.2 l' ue van de ?5 = &0. e identifca como 5% y est calibrado para el supuesto ue el agua destilada tiene gravedad específca de .00 a %0 @ "&$ @X' y ue el suelo en suspensión tiene un peso específco de %.&5. Las dimensiones de estos +idrómetros son las mismasD sólo varían las escalas. "Her Xigura Eo. #'. 2.; ilindro de vidrio para sedimentación, de unos #57 mm "$Z' de alto, y &).5 mm "%.5Z' de dimetro y marcado para un volumen de 000 ml a %0 @ "&$ @X'.
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GRUPO # 6
2.>
2.13 (gua.?
GRUPO # 6
"Her Xigura. Eo.#'. ?i se dispone de un +idrómetro tipo 5? ó 5%? la proundidad eectiva puede ser obtenida de la tabla Eo.. i el +idrómetro disponible es de otro tipo, proc4dase a su calibración de acuerdo a los pasos siguientesA
3.2 8etermínese el volumen del bulbo del +idrómetro. "H * '. /ste puede ser determinado utilizando uno de los m4todos siguientesA M"#"$#* $' *',%$ #$ a8,a #$('a6a#a.? Ll4nese con agua destilada o desmineralizada un cilindro graduado de 000 ml de capacidad +asta apro6imadamente 300 ml. Ibs4rvese y anótese la lectura del nivel del agua. /l agua debe estar apro6imadamente a %0 @. "&$ @X'. GntrodFzcase el +idrómetro y anótese la nueva lectura. La dierencia entre estas dos lecturas es igual al volumen del bulbo ms la parte del vstago ue est sumergida. /l error debido a la inclusión del volumen del vstago es tan peueño ue puede ser despreciado para eectos prcticos.
D$!$&%"a0" #$' *',%$ a a&!"& #$' $(* #$' :"#&%$!&*. 14sese el +idrómetro con una apro6imación de 0.0 g. 8ebido a ue el peso específco del +idrómetro es apro6imadamente igual a la unidad, el peso del +idrómetro en gramos, es euivalente a su volumen en centímetros cFbicos. /ste volumen incluye el volumen del bulbo y del vstago. /l error debido a la inclusión del volumen del vstago es despreciable. /ste m4todo cubre la determinación cuantitativa de la distribución del tamaño de las partículas presentes en una muestra de suelo. La distribución de las partículas mayores ue 0.075 mm "retenido tamiz E- %00' es determinada por tamizado, y la ms fna es determinada por procesos de sedimentación usando un +idrómetro.
3.3 8etermínese el rea Z(Z del cilindro graduado midiendo la distancia ue e6iste entre dos marcas de graduación. /l rea Z(Z es igual al volumen incluido entre las dos graduaciones dividido entre la distancia medida.
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GRUPO # 6
3. 2ídase y anótese la distancia desde la marca de calibración inerior en el vstago del +idrómetro +asta cada una de las marcas de calibración principales ";'. 3.< 2ídase y anótese la distancia desde el cuello del bulbo +asta la marca de calibración inerior. La distancia ZZ correspondiente a cada lectura Z;Z, es igual a la suma de las dos distancias medidas en los pasos ).# y ).5. 3.; 2ídase la distancia desde el cuello +asta la punta inerior del bulbo. La distancia +>% localiza el centro del volumen de un bulbo sim4trico. i el bulbo utilizado no es sim4trico, el centro del volumen se puede determinar con sufciente apro6imación proyectando la orma del bulbo sobre una +o:a de papel y localizando el centro de gravedad del rea proyectada. 3.> 8etermínense las proundidades eectivas ZLZ, correspondientes a cada una de las marcas de calibración principales Z;Z empleando la órmulaA L R ; = [\"+ ? H * >(' siendoA L R1roundidades eectivas ; R 8istancias correspondientes a las lecturas ;. + R 8istancia desde el cuello +asta la punta inerior del bulbo. H * R Holumen del bulbo ( R (rea del cilindro graduado.
3. onstrFyase una curva ue e6prese la relación entre Z;Z y ZLZ, como se muestra en la Xigura. Eo. 5. /sta relación es esencialmente una línea recta para los +idrómetros sim4tricos. .
PREPARACION DE LA MUESTRA
/l tamaño apro6imado de la muestra ue se debe usar para el anlisis por el +idrómetro varía con el tipo de suelo ue va a ser ensayado. La cantidad reuerida para suelos arenosos es de 75 a 00 g y para limos y arcillas de 50 a &0 g "1eso seco'. /l peso e6acto de la muestra en suspensión puede ser determinado antes o despu4s del ensayo. in embargo el secado al +orno de algunas arcillas antes del ensayo puede causar cambios permanentes en los MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
tamaños de granos aparentesD las muestras de estos suelos deben ser conservadas con su contenido de +umedad natural, y ensayadas sin ser secadas al +orno. /l peso se determina mediante la siguiente órmulaA Bs R
1eso del suelo +Fmedo =
+umedad "]'
00 donde la +umedad "]' se determinar usando una porción de muestra ue no vaya a ser ensayada. "Eorma GEH / ? %%'.
.1 C*&&$00"* #$ 'a( '$0!,&a( #$' :"#&*%$!&* (ntes de proceder con los clculos, las lecturas de +idrómetro debern ser corregidas por menisco, por temperatura, por deUoculante y punto cero.
.2 C*&&$00" *& %$"(0* 9C%?. Los +idrómetros se calibran para leer correctamente a la altura de la superfcie del líuido. La suspensión de suelo no es transparente y no es posible leer directamente a la superfcie del líuidoD por lo tanto, la lectura del +idrómetro se debe realizar en la parte superior del menisco. La corrección por menisco es constante para un +idrómetro dado, y se determina introduciendo el +idrómetro en agua destilada o desmineralizada y observando la altura a la cual el menisco se levanta por encima de la superfcie del agua. Halores corrientes de m sonA idrómetro tipo 5 A idrómetro tipo 5% A
m R 0,& 6 0? ) g>cm ) m R ,0 g>litro.
.3 C*&&$00" *& !$%$&a!,&a 9C!?. ( cada una de las lecturas de +idrómetro se debe aplicar tambi4n un actor de corrección por temperatura, el cual debe sumarse algebricamente a cada lectura. /ste actor puede ser positivo o negativo, dependiendo de la temperatura de la suspensión en el momento de realizar cada lectura. Ibt4ngase el valor del actor de corrección por temperatura para cada lectura de +idrómetro empleando la tabla Eo.% y anótense estos valores en su planilla.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
. C*&&$00" *& a8$!$ #$ #"($&(" 7 *& #$('a6a%"$!* #$' ,!* 0$&* 9C#?. Los granos de suelos muy fnos en suspensión tienden normalmente a Uocular y se ad+ieren de tal orma ue tienden a precipitarse :untos. 1or lo tanto, es necesario añadir a las muestras un agente de disgregación para evitar la Uoculación durante el ensayo. Los agentes deUoculantes siguientes +an sido utilizados satisactoriamente para la mayoría de los suelosA
•
• • •
(gente 8eUoculante e6ametaosato de sodio amortiguado con arbonato de sodio "algón' 1oliosato de sodio
Xórmula
Ea1I ) o "Ea1I ) ' & Ea % 1 0 I ) Ea 51 )I 0 Ea &1 #I )
La adición de un agente deUoculante produce aumento en la densidad del líuido y obliga a realizar una corrección a la lectura del +idrómetro observado. (sí mismo, como la escala de cada +idrómetro +a sido graduada para registrar una lectura cero o lectura inicial a una temperatura base, ue generalmente es %0 @ "&$ @X', e6istir un desplazamiento del punto cero, y las lecturas de +idrómetro observadas tambi4n debern corregirse por este actor. La corrección por deUoculante se determina generalmente en con:unto con la corrección por punto ceroD por ello se les denomina Zcorrección por deUoculante y punto ceroZ. /l procedimiento para determinar la corrección por deUoculante y punto cero consistir en los pasos siguientesA e selecciona un cilindro graduado de 000 ml de capacidad y se llena con agua destilada o desmineralizada con una cantidad de deUoculante igual a la ue se emplear en el ensayo. i en el ensayo no se va a utilizar deUoculante, ll4nese el cilindro sólo con agua destilada o desmineralizada. /n este caso la corrección ser solamente por punto cero. ;ealícese, en la parte superior del menisco, la lectura del +idrómetro e introdFzcase a continuación un termómetro para medir la temperatura de la solución. alcFlese la
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
corrección por deUoculante y punto cero "d' mediante la órmulaA ?d R τ ^ = m J t dondeA ^ R Lectura d el + idrómetro, en a gua c on d eUoculante Fnicamente m R orrección por menisco t R orrección por temperatura, sumada algebraicamente. τ
. MONTAJE.
H"#&%$!&*( 1<2: 7 Wa&&a :"#&*%F!&"0a
M,$(!&a( 7 (*',0" a!&
M$#"0" 0* :"#&%$!&*
<. PROCEDIMIENTO.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
<.1 (nótese en el ormato toda la inormación e6istente para identifcar la muestra, como por e:emploA obra, nFmero de la muestra y otros datos pertinentes. <.2 8etermínese la corrección por deUoculante y punto cero, d. y la corrección por menisco, m, a menos ue ya sean conocidas "ver aparte &. y &.)'. (nótese toda esta inormación en el ormato.
<.3 8etermínese el peso específco de los sólidos, Ys, "Eorma GEH /? %%'. <. i el peso secado al +orno se va a obtener al principio del ensayo, s4uese la muestra al +orno, d4:ese enriar y p4sese con una apro6imación de 0. g. (nótese en el ormato el valor obtenido. olóuese la muestra en una cpsula de %50 ml previamente identifcada con un nFmero, agr4guese agua destilada o desmineralizada +asta ue la muestra uede totalmente sumergida. olóuese el agente dispersante en este momentoA %5 ml de solución de +e6ametaosato de sodio "#0g>l'. 84:ese la muestra en remo:o por una noc+e +asta ue los terrones de suelo se +ayan desintegrado. uelos altamente orgnicos reuieren un tratamiento especial, y puede ser necesario o6idar la materia orgnica antes del ensayo. La o6idación puede ser llevada a cabo mezclando la muestra con una solución, al )0 K, de peró6ido de +idrógenoD esta solución o6idar toda la materia orgnica. i el suelo contiene poca cantidad de materia orgnica, el tratamiento con peró6ido de +idrógeno no es necesario.
<.<
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
?
1ara lograr la dispersión se puede emplear tambi4n aire a presión en lugar del m4todo mecnico del agitador. /n este caso, se coloca un manómetro entre el vaso y la vlvula de control, la cual se abre inicialmente para obtener una presión de 0.07 Tg>cmV " psi'. e transfere la lec+ada de suelo?agua de la cazuela al vaso de dispersión, lavando con agua destilada el remanente de la cazuela, y rellenando si es necesario, con ms agua destilada +asta el volumen de %50 ml. e tapa el vaso y se abre la vlvula de control +asta obtener una presión de .# Tg>cmV "%0 psi'. La dispersión se +ar de acuerdo con la siguiente tabla A Gndice de 1lasticidad del uelo 2enor del 5K 8el &K a %0K 2ayor del %0K
1eriodo de dispersión min. 5 0 5
Los suelos ue contienen altos dispersarn durante un "' minuto.
porcenta:es
de
mica
se
<.; e transfere la suspensión a un cilindro de sedimentación de 000 ml. La suspensión debe ser llevada a la temperatura ue se espera prevalecer en el laboratorio durante el ensayo. <.> 9n minuto antes de comenzar el ensayo, tómese el cilindro de sedimentación y tapndolo con la mano o con un tapón adecuado, agítese la suspensión vigorosamente durante varios segundos, con el ob:eto de remover los sedimentos del ondo y lograr una suspensión uniorme. ontinFese agitando +asta completar un minuto volteando el cilindro +acia arriba y +acia aba:o alternativamente. (lgunas veces, es necesario aUo:ar los sedimentos del ondo del cilindro, mediante un agitador de vidrio antes de proceder a agitar la lec+ada. e deben e:ecutar sesenta "&0' giros durante ese minuto. (lternativamente, la suspensión puede ser agitada antes de proceder al ensayo mediante un agitador manual, seme:ante al ue se muestra en el esuema de la Xigura Eo.). 2oviendo dic+o agitador +acia arriba y +acia aba:o, a trav4s de la suspensión, se consigue una distribución uniorme de las partículas de suelo.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
/ste proceso evita tambi4n la acumulación de sedimentos en la base y en las paredes del cilindro graduado.
<. (l terminar el minuto de agitación, colóuese el cilindro sobre una mesa. 1óngase en marc+a el cronómetro. i +ay espuma presente, remu4vala tocndola ligeramente con un pedazo de papel absorbente. GntrodFzcase lentamente el +idrómetro en la suspensión. e debe tener muc+o cuidado cuando se introduce y cuando se e6trae, para evitar perturbar la suspensión. <. Ibs4rvense y anótense las dos primeras lecturas de +idrómetro, al minuto, y a los dos minutos despu4s de +aber colocado el cilindro sobre la mesa. /stas lecturas deben realizarse en el tope del menisco. Gnmediatamente despu4s de realizar la lectura de los % minutos, e6trigase cuidadosamente el +idrómetro de la suspensión y colóuese en un cilindro graduado con agua limpia. i el +idrómetro se de:a muc+o tiempo en la suspensión, parte del material ue se est asentando se puede ad+erir al bulbo, causando errores en las lecturas. Luego, introdFzcase nuevamente el +idrómetro y realícense lecturas a losA 5, 5, )0, &0, %0, %50 y .##0 minutos.
GRUPO # 6
muestra de suelo empleada se obtendr restndole a este valor el peso seco del agente deUoculante empleado.
;. OBTENCIÓN Y REGISTRO DE DATOS. TIEMPO X%"
LECTURA HIDRÓME TRO 0)0 0%3 0%7.$ 0%& 0%) 03 00 00% 00
0.%5 0.5 % # $ 5 )0 &0
TEMPERAT URA ºC ) ) ) ) ) ) ) ) )
I
II
III
0)0 0%3 0%$ 0%&
0)0 0%3 0%$ 0%&
0)0 0%3 0%7.5 0%&
>. CÁLCULOS. ;elaciones matemticas usadas para el llenado de la planillaA ,- = + 1.00 ) Rr(* 1000 * 0.1&% + $.%
%QP a.usta/0
N i =
2s
1
2s + 1 Ws
=
γ #
%QP T
−
100
200
%QP
( Rr − R#) 100
Ei R 1orcenta:e de muestra en suspensión H R 000 cc Bs R 50 _gr` gr cm 3
γ # 18 º C = 0.9994
;] R Lectura del agua R
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
G( %.##0) gr.
P$(* S$0* ( 50
ENSAYO DE HIDROMETRO Nº
TEMP.
TIEMPO
LECTURA REAL DEL HIDROMETRO
NI
QP
1
18
1/4
1,02 2
1,02 1
1,02 2
1,02 2
1,02175
12,59 8
0,9
0,11
73,60 5
22,19 9
2
18
1/2
1,02 1
1,02 1
1,02 1
1,02 1
1,021
12,73 6
0,4
0,76
71,06 7
21,43 3
3
18
1
1,02
1,01 9
1,02
1,02
1,01975
12,96 6
0,22
0,055
66,83 7
20,15 7
4
18
2
1,01 8
1,01 5
1,01 8
1,01 8
1,01725
13,42 6
0,11
0,039
58,37 6
17,60 6
5
18
5
1,01 5
1,01 3
1,01 4
1,01 3
1,01375
14,07
0,05
0,026
46,53 2
14,03 4
6
18
10
1,01 3
1,01 2
1,011
1,011
1,01175
14,43 8
0,019
0,016
39,76 4
11,992
7
18
20
1,01
1,01
1,00 9
1,01
1,00975
14,80 6
0,013
0,013
32,99 5
9,951
8
18
40
1,00 2
1,00 8
1,00 7
1,00 7
1,006
15,49 6
0,006 5
0,0095
20,30 5
6,123
9
18
80
1,00 2
1,00 4
1,00 5
1,00 3
1,0035
15,95 6
0,003 4
0,0069
11,845
3,572
MECANICA DE SUELOS II
LECTURA PROMEDIO
HV
V
DIAMETRO
GRUPO # 6
10
18
160
1,00 1
1,00 2
1,00 2
1,00 2
1,00175
16,27 8
0,001 6
0,005
1,786 5,922 3
. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. /l ensayo del +idrómetro tuvo por fnalidad determinar en orma cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su tamaño. La distribución de las partículas con tamaño inerior a 0.075 se determinó mediante el G8;2/<;I, con una serie de lecturas, por el m4todo del +idrómetro, el cual se concluyó e6itosamente teniendo un error mínimo ue se encuentra en lo estimado.
.1 OBSERVACIONES .2 Los siguientes errores posibles causarían determinaciones imprecisas en un anlisis granulom4trico por +idrómetro. uelo secado al +orno antes del ensayo.? /6cepto para el caso de suelos inorgnicos de resistencia seca ba:a, el secado al +orno puede causar cambios permanentes en el tamaño de las partículas. (gente dispersante no satisactorio o en cantidad insufciente.? iempre y cuando se vayan a ensayar suelos nuevos o no usuales, es necesario realizar tanteos para determinar el tipo y la cantidad de compuesto uímico ue producir la dispersión y deUoculación ms eectivas. 8ispersión incompleta del suelo en la suspensión.? (gitación insufciente de la suspensión en el cilindro al comienzo del ensayo.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
8emasiado suelo en suspensión.? Los resultados del anlisis +idrom4trico sern aectados si el tamaño de la muestra e6cede las cantidades recomendadas. 1erturbación de la suspensión cuando se introduce o se remueve el +idrómetro.?
. BIBLIOGRAÍA. :!!.$#$0*!!(.0*% :!!&*$'."&!,a'a$.$! :!!(,$'*(.$"a.$#,.0*""0"*'a.:!% :!!."8.,0.0'"8$*!"0$1;-3.:!% :!!.,0.0'a0,'!a#$(I(!"!,!*('a*&a!*&"*0"$0"a <.:!%
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
1-.
ANEZOS
Ta'a( a$a( Ta'a 1 Halores de actor de corrección, a, para dierentes gravedades específcas de partículas de suelo. 1ara usar en la ecuación para porcenta:e de suelo retenido en suspensión usando idrómetro 5% Yravedad Xactor de /specífca corrección %,35 %,30 %,$5 %,$0 %,75 %,70 %,&5 %,&0 %,55 %,50 %,#5
0,3# 0,35 0,3& 0,37 0,3$ 0,33 ,00 ,0 ,0% ,0) ,05
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
L$0!,&a L$0!,&a L$0!,&a *&"8"a' *&"8"a' *&"8"a' #$' #$' #$' H"#&%$! H"#&%$! H"#&%$! &* &* &* 90*&&$8"# 90*&&$8"# 90*&&$8"# a *& P&*=,#"# a *& P&*=,#"# a *& P&*=,#"# %$"(0* a# %$"(0* a# %$"(0* a# (*'a%$! $=$0!"a L (*'a%$! $=$0!"a L (*'a%$! $=$0!"a L $? $ 0% $? $ 0% $? $ 0% 0 % ) # 5 & 7 $ 3 0
&,) &, &,0 5,$ 5,& 5,5 5,) 5,% 5,0 #,$ 7,7
MECANICA DE SUELOS II
% %% %) %# %5 %& %7 %$ %3 )0 )
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GRUPO # 6
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, 0,3 0,7 0,5 0,# 0,% 0, 3,3 3,7 3,&
5) 5# 55 5& 57 5$ 53 &0
7,& 7,# 7,) 7, 7,0 &,$ &,& &,5
Ta'a 3 Halores de para varias combinaciones de pesos unitarios y temperaturas. 1eso unitarios de los solidos del suelo "g>cm)'
T$%. 9ºC?
%,50
%,55
%,&0
%,&5
%,70
%,75
%,$0
%,$5
& 7 $ 3 %0 % %% %) %# %5 %& %7 %$ %3 )0
0,05 0,0#3 0,0#$ 0,0#5 0,0#) 0,0# 0,0#0 0,0)$ 0,0)7 0,0)5 0,0)) 0,0)% 0,0)0 0,0%3 0,0%$
0,0#$ 0,0#& 0,0## 0,0#) 0,0# 0,0)3 0,0)7 0,0)& 0,0)# 0,0)) 0,0) 0,0)0 0,0%$ 0,0%7 0,0%&
0,0#& 0,0## 0,0#% 0,0#0 0,0)3 0,0)7 0,0)5 0,0)# 0,0)% 0,0) 0,0%3 0,0%$ 0,0%& 0,0%5 0,0%#
0,0## 0,0#% 0,0#0 0,0)$ 0,0)7 0,0)5 0,0)) 0,0)% 0,0)0 0,0%3 0,0%7 0,0%& 0,0%# 0,0%) 0,0%%
0,0# 0,0#0 0,0)$ 0,0)& 0,0)# 0,0)) 0,0) 0,0)0 0,0%$ 0,0%7 0,0%5 0,0%# 0,0%) 0,0% 0,0%0
0,0)3 0,0)$ 0,0)& 0,0)# 0,0)) 0,0) 0,0%3 0,0%$ 0,0%& 0,0%5 0,0%# 0,0%% 0,0% 0,0%0 0,0$
0,0)7 0,0)& 0,0)# 0,0)% 0,0) 0,0%3 0,0%$ 0,0%& 0,0%5 0,0%) 0,0%% 0,0%0 0,03 0,0$ 0,07
0,0)& 0,0)# 0,0)% 0,0) 0,0%3 0,0%7 0,0%& 0,0%# 0,0%) 0,0%% 0,0%0 0,03 0,07 0,0& 0,05
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
Ta'a . a0!*&$( a0!* &$( #$ 0*&&$00" *& !$%$&a!,&a !$%$&a!,&a CT T$%. 9ºC? CT 5 ?,0 & ?0,30 7 ?0,70 $ ?0,50 3 ?0,)0 %0 0,00 % 0,%0 %% 0,#0 %) 0,70 %# ,00 %5 ,)0 %& ,&5 %7 %,00 %$ %,50 %3 ),05 )0 ),$0
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
1. OB OBJE JETI TIV VO.
LABORATORIO LABORATORIO K 3 GRAVEDAD ESPECÍICA
(prender a +allar el peso unitario de una muestra de suelo, y saber interpretar este valor. (prender a +allar la +umedad ue tiene determinado suelo, y aprender a interpretar este valor. allar valores de gravedad especifca de un suelo determinado, con el cual nos podemos dar una idea de el tipo de suelo en cuestión. (prender a dierenciar la veracidad de los dierentes ensayos de laboratorio. ;eunir los resultados para dar una respuesta veraz a los problemas ue se presentan en la mecnica de suelos. (prender a relacionar la +umedad, el peso específco, etc., para sacar una conclusión sobre el suelo.
2. MATERI MATERIALES ALES Y EQUIPO EQUIPOS. S. 1icnómetro. (gua destilada. 2uestra del suelo cuya densidad ueremos determinar. determinar.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
3. MARCO MARCO TEÓRIC TEÓRICO. O. D$(0&"0" e defne como +umedad al contenido de agua presente en una masa de suelo o de roca. /l contenido de agua o +umedad es e6presado en porcenta:e y es la relación entre el peso del agua contenida en los espacios espacios vacíos vacíos y el peso de la racció racción n sólidaD cuando la la muestra muestra a ensayar es inalterada, comunmente se conoce como +umedad natural. 1eso específco específco es la relación entre el peso y el volumen. volumen. /s comFn en el rea de la mecnica de suelos mane:ar, de orma euívoca, el peso espe es pecí cífc fco o co como mo densi densidad dad.. /n muc+ muc+os os ca caso soss en ue ue se util utilic ice e el t4rmino densidad, deber entenderse entenderse como peso específco. específco. egFn el tipo de parmetros parmetros involucrados, involucrados, la densidad densidad se defnir de dierentes dierentes mane ma nera rasA sA 8ens 8ensid idad ad +Fme +Fmeda da,, dens densid idad ad se seca ca,, dens densid idad ad apare aparent nte, e, densidad saturada, etc.
D$(0&"0" #$ 'a %,$(!&a La e:ecución de estos ensayos se puede realizar tanto en muestras inalteradas inalteradas como alterada alteradas. s. /n la determinació determinación n de la densidad, las mues muestr tras as se debe deben n manip anipul ular ar cuid cuidad ados osam amen ente te para para evit evitar ar su alteración alteración,, cambios cambios en la sección sección transversal transversal y en cualuiera cualuiera de los dos casos, la p4rdida de +umedad.
I!&*#,00" /n este primer laboratorio de suelos, realizamos tres practicas, las cuales nos sirven para determinar ciertas características especifcas de el material en cuestión, el suelo. 9na de estas características es el peso unitario, el cual nos sirve para +allar la relación entre peso y volumen, para posteriormente saber cuanto puede pesar determinado volumen, o para saber ue volumen puede +acer determinado peso del suelo. /ste resultado de peso unitario, tambi4n nos puede dar una idea del nFmero de vacíos ue se +allan en el suelo, si comparamos el valor ue nos da en el laboratorio, comparndolo con el valor de peso unitario de un suelo conocido, teniendo en cuenta las características del suelo. La se segu gund nda a prc prcti tica ca ue ue real realiz izam amos os ue ue +all +allar ar el porc porcen enta ta:e :e de +umedad ue +ay en el suelo. /sto ue posible pesando la muestra de suelo, tal como llega de la zona donde se saco "+Fmedo', pesndolo y
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
luego secarlo y tomar el peso suelto. 1odemos defnir ue el porcenta:e de +umedad es el peso de el agua, sobre el peso de los sólidos, es decir, peso +Fmedo menos peso seco, sobre peso seco. La tercera practica realizada ue la de Yravedad especifca, la cual nos permite +alla la cantidad de vacíos ue +ay en un determinado suelo, y es tal vez el ms importante de las tres practicas realizadas en el laboratorio, ya ue nos permite clasifcar un suelo.
G&a$#a# E($05)0a La gravedad especifca esta defnida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a # grados centígrados. e representa la Yravedad /specifca por Ys, y tambi4n se puede calcular utilizando cualuier relación de peso de la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren volFmenes iguales de material y agua.
G( ( La densidad de una sustancia se defne como el cociente entre su masa y su volumen. 1or lo tanto, si conocemos la masa y el volumen de una sustancia, en cualuier estado, "sólido, líuido o gaseoso' podremos determinar su densidad a trav4s de la e6presiónA
donde es la densidad, 2 es la masa y H el volumen de la sustancia considerada. Yeneralmente cuando 'a (,(!a0"a $( ('"#a su orma suele ser irregular, lo ue difculta el clculo de su volumen mediante la medida de sus dimensiones. /n estos casos, y recordando el principio de (ruímedes, el volumen del sólido puede +allarse determinando la cantidad de líuido desalo:ado por el cuerpo al ser introducido en un recipiente ue contenga dic+o líuido. /l volumen del líuido desalo:ado, ser igual al volumen del sólidoA
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
8onde los subíndices s y d se referen al sólido y al líuido desalo:ado respectivamente. 8e esta orma, podemos relacionar la densidad del sólido ue ueremos determinar con la del líuido donde +emos sumergido el sólido, a esta relación se le de nomina densidad relativa, r, del sólido respecto al líuidoA
onociendo la densidad de dic+o líuido podemos determinar la densidad del sólido problemaA
1ara determinar 'a #$("#a# #$ , '5+,"#*, l, lo compararemos con otro líuido de densidad conocida, a "en general agua'. La relación entre las densidades, ser igual a la relación entre las masas ue ocupan un mismo volumenA
Ibservamos ue tanto en el caso de un sólido como de un líuido es necesario conocer el volumen de ambos, para determinarlos con precisión, utilizaremos un picnómetro. /l "0%$!&* consiste en un peueño matraz ue se prolonga por un capilar "tubo delgado' practicado en un tapón esmerilado en el ue e6iste una señal marcada para enrasar, de orma ue el volumen ocupado pueda f:arse con precisión. /l picnómetro estar enrasado cuando el líuido coincida e6actamente con la señal de enrase.
. MONTAJE
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
TERMÓMETRO
PICNÓMETRO
MUESTRA DE SUELO <. PROCEDIMIENTO. 1esamos un matraz vacío, el cual debe estar limpio y seco, al cual se le agrega una cantidad de agua +asta la línea de aoro, luego se la agrega una cantidad de suelo, apro6imadamente 50 gramos, el cual debe pasar por el tamiz #0, y debe estar seco al aire. Luego se saca todo el aire de la mezcla de agua y suelo, lo cual se +ace colocando al baño de 2aria el matraz con el suelo, y luego colocndolo en una bomba de vacío, repitiendo este ciclo por varias +oras, +asta ue se determine ue el aire del matraz +a salido completamente. Luego se enrasa la cantidad de agua ue +ace alta, para llegar a la línea de aoro, y se saca el aire nuevamente, si es necesario. /l proceso de sacar el aire debe durar de & a $ +oras para suelos plsticos, y de # a & +oras para suelos de ba:a plasticidad. Luego de tener el matraz con la cantidad de agua especifcada, se procede a pesar el matraz el cual contiene agua y suelo, al mismo tiempo ue se le toma la temperatura a el agua ue esta dentro del matraz. Luego de +aber pesado el matraz, la mezcla de agua suelo, se lleva a una cpsula, en donde se colocara al +orno, mínimo por MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
%# +oras, para asegurarnos de ue la muestra este totalmente seca, y luego se pesa la cpsula. ay ue tener en cuenta de +allar el peso de la cpsula limpia y seca, para poder +allar luego ue peso +ay de suelos, restando estos dos pesos.
TABLA DE DENSIDADES RELATIVAS DEL AGUA Y ACTORES DE CONVERSIÓN [ PARA VARIAR TEMPERATURAS.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
TEMPERATURA DEL AGUA
DENSIDAD RELATIVA
ACTOR DE CONVERSIÓN 9[?
98&a#*( 0$!58&a#*?
DEL AGUA
5
0.333)
.000&
$
0.33$&%##
.000#
3
0.33$#)#
.000%
%0
0.33$%)#)
.0000
%
0.33$0%))
0.333$
%%
0.337$03
0.333&
%)
0.337570%
0.333)
%#
0.337)%$&
0.333
%5
0.3370770
0.33$3
%&
0.33&$5&
0.33$&
%7
0.33&5#5
0.33$)
%$
0.33&%&5%
0.33$0
%3
0.33537&
0.3377
)0
0.335&7$0
0.337#
( continuación, apuntamos la variación de los pesos específcos para los dierentes suelosA
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
alizas volcnicas
%.)0
a
%.50 uelos Irgnicos %.#0 a %.&5 (renas y Yrabas %.&5 a %.&7 Limos Irgnicos y Pui:arros arcillosos %.&7 a %.7% (rcillas poco plsticas y medianamente plsticas %.7% a %.7$ (rcillas medianamente plsticas y muy plsticas %.7$ a %.$# (rcillas bentónicas %.$# a %.$$
;. OBTENCIÓN Y REGISTRO DE DATOS. MUESTRA<- 8& P*
77.$$ gr
P(
)%.77 gr
Pa(
)%.0 gr
Pa
%73.&$ gr
T
5@
\ 1]C
0.33$&
\ 2-]C
0.33
%$>. CÁLCULOS.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
FINALMENTE SE TIENE LOS SIGUIENTES RESULTADOS
. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. La gravedad especifca de un material, nos permite decir ue clase de material puede ser, teniendo en cuenta su peso, ya ue es una relación MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
de pesos del material, para los demas ensayos usaremos el valor de YsR%.##0)
. BIBLIOGRAÍA. :!!(,$'*(.$"a.$#,.0*""0"*'a.:!% :!!."("0a$!G&a$#a#E($0")0a7C*!$"#*#$H,%$#a# .:!% :!!.$#$0*!!(.0*% :!!&*$'."&!,a'a$.$!
1. OBJETIVOA
MECANICA DE SUELOS II
LABORATORIO N º< COMPACTACIÓN
GRUPO # 6
/l ob:etivo trazado por este ensayo es de determinar la densidad m6ima y el porcenta:e de +umedad óptimo para un esuerzo de compactación dado sobre un suelo particular.
2. UNDAMENTO TEORICOA La compactación de suelos en general es el m4todo ms barato de estabilización disponible. La estabilización de suelos consiste en el me:oramiento de las propiedades ísicas indeseables del suelo para obtener una estructura, resistente al corte y relación de vacíos, deseables. /6isten muc+os m4todos parta estabilizar suelos utilizando materia uímica como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de cido osórico, pero estos m4todos usualmente son ms costosos y pueden utilizar m4todos de compactación adicionalmente a las mezclas pues al incorporar el material uímico en la masa de suelo se produce una gran perturbación de su estructura. Yeneralmente el esuerzo de compactación imparte al sueloA a' 9n incremento a la resistencia al corte, pues ella es unción de la densidad "las otras variables son estructura, X y '. b' 9n incremento en el potencial de e6pansión. c' 9n incremento en la densidad. d' 9na disminución de la contracción. e' 9na disminución de la permeabilidad. ' 9na disminución de la compresibilidad.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
8e esta lista de propiedades aectadas por la compactación se ve claramente ue el problema das especifcar la compactación, es algo ms ue simplemente al reuerimiento de incrementar la densidad del suelo.
METODOS PARA DETERMINAR LA HUMEDAD OPTIMA Y DENSIDAD MAZIMA . /n la actualidad se conocen varios m4todos para determinar la +umedad óptima y la densidad m6ima de un suelo. La mayor parte de estos m4todos son dinmicos y algunos estticos. Los llamados m4todos dinmicos utilizan cargas dinmicas aplicadas mediante pistones o martillos, y los m4todos estticos emplean cargas estticas aplicadas por medio de prensas +idrulicas. Los m4todos dinmicos ms empleados en la actualidad, son los estandarizados por la (sociación (mericana ue represente a los departamentos de carreteras de los 50 /stados de la 9nión, ms conocida como ((I "(merican (ssociation o tate ig+]ay Icials'. ( continuación indicamos estos m4todosA
PROCTOR STANDARD. AASHO S!a#a&# T . /ste m4todo corresponde en líneas generales al conocido anteriormente como m4todo tandard o 1roctor. La dierencia bsica con el m4todo 1roctor est en el empleo de dos cilindros o moldes para los ensayos de compactación, uno de cuatro pulgadas de dimetro interior " ue era empleado anteriormente' y el MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
otro molde de seis pulgadas de dimetro interior.
1ara la
compactación se emplea un martillo o pistón de 5.5 libras o %.5 Tilogramos de peso. /l material a emplearse se coloca en capas de apro6imadamente de igual espesor y cada capa se compacta +aciendo caer el martillo desde una altura de % pulgadas ")0.5 cm.'. i se utiliza el molde peueño de # pulgadas, el material se compactar +aciendo caer el martillo %5 veces sobre cada capa. /n cambio si se usa el de & pulgadas se +ar caer el martillo 5& veces sobre cada capa, la compactación debe +acerse en orma uniorme, +aciendo caer libremente el martillo y distribuyendo los golpes sobre toda el rea. 9na vez compactado así el material, se uita el collar del molde, se alisa la superfcie y se pesa el cilindro :unto con la base y la muestra. Xinalmente se e6trae el molde del cilindro de tierra, se lo rompe y se toma una peueña cantidad de muestra de la parte central, para determinar el contenido de +umedad del material compactado. /s de advertir ue no siempre los moldes tienen un volumen e6actoD de a+í ue se recomienda calibrarlos antes de usarlos. 1uede emplearse agua limpia para la calibración teniendo cuidado de cubrir las :untas con parafna líuida a fn de evitar la p4rdida de agua.
PROCTOR STANDARD. AASHO S!a#a&# T1- . /ste
m4todo
corresponde,
con
algunas
modifcaciones
al
conocido
anteriormente como tandard modifcado o 1roctor 2odifcado. Los moldes ue se emplean son los mismos ue los indicados para el m4todo anterior, o sea el peueño de # pulgadas y el grande de & pulgadas de dimetro interno. La dierencia undamental entre este m4todo y el anterior est en el peso del martillo de la altura de caída. /l martillo empleado en 4ste m4todo es el de 0 libras "#.5 ilogramos' y la altura de caída es de $ pulgadas "#5.7 cm.'. MECANICA DE SUELOS II
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/n lugar de colocar el material en tres capas, se lo coloca en cinco de apro6imadamente igual espesor. i se emplea el cilindro de cuatro pulgadas se compactar cada capa +aciendo caer el martillo %5 veces y si se usa el molde de & pulgadas +aciendo caer 5& veces cada capa. Ggual ue en el m4todo anterior, una vez compactado el material, se uitar el collar del cilindro, se +arn las pesadas necesarias y se determinar el contenido de +umedad del suelo compactado. La densidad obtenida mediante el m4todo ((I
CURVA DE ESTABILIDAD. e reconoce +oy en día ue la estructura resultante de la masa de suelos "especialmente cuando +ay suelos fnos e6istentes' se asocia íntimamente con el proceso de compactación y el contenido de +umedad a la cul se compacta la masa del suelo. /ste concepto es importante en e6tremo para compactar los nFcleos de arcilla de represas "por e:emplo', donde asentamiento uertes podrían causar racturas de dic+o nFcleo. e +a encontrado ue la estructura dispersa del suelo obtenida el compactarlo en el lado +Fmedo del óptimo de +umedad resulta en un suelo ue tiene una resistencia al corte algo menor pero ue puede resistir grandes deormaciones sin alla "racturas' y las consiguientes fltraciones y>o alla total de la presa. La compactación del suelo en el lado +Fmedo de su óptimo, reduce gradualmente su permeabilidad, comparada con la permeabilidad obtenida al compactar en el lado seco del óptimo.
CURVA DE SATURACION Gnversamente la estructura oculada ue resulta de compactar el suelo en el lado seco de su óptimo es menos susceptible a la contracción pero ms susceptible a la e6pansión. La resistencia óptima de los suelos con estructuras oculadas de mayor a ba:as deormaciones ue la resistencia de los suelos con estructuras dispersas, es decir, el suelo tiende a la alla rgil. La resistencia MECANICA DE SUELOS II
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residual del suelo compactado en el lado seco del óptimo es casi la misma resistencia Fltima del suelo compactado en el lado +Fmedo del óptimo. 1or consiguiente, para traba:o de carretera donde se desean ba:o el pavimento deormaciones unitarias muy peueñas, el suelo debería compactarse entre contenidos de +umedad en la parte seca +asta el óptimo. /l suelo ue rodea el nFcleo arcilloso se una presa debería tambi4n compactarse para producir una estructura Uoculada pues en ese suelo la resistencia es ms importante ue la permeabilidad. /l nFcleo de arcilla por otra parte debe compactarse para producir en 4l una estructura dispersa ya ue es posible ue se presenten grandes asentamiento y el suelo debe ser capaz de tolerarlos sin desarrollar racturas o fsuras ue permitan una alla por fsonamiento>fltración. 8el anterior breve razonamiento es evidente ue los criterios de compactación deberían basarse en consideraciones sobre la estructura del suelo, resistencia, permeabilidad, etc., como propiedades de diseño reueridas ms ue la simple obtención de una curva de compactación en el laboratorio y el reuerimiento de ue el suelo se compacte a un determinado porcenta:e de compactación relativaD sin embargo, muc+os casos especialmente cuando la densidad "y el control de asentamiento' es la Fnica propiedad ue se necesita con esto se obtiene un producto satisactorio. La masa de suelo involucrada en el proceso de compactación comienza como un sistema de tres asesA suelo, aire y agua. 8urante los primeros ensayos +ay una cantidad de aire presente, pero el proceso produce un cambio de estado en el cul cada vez +ay ms suelo y agua presentes. (un en la situación del contenido de +umedad óptimo e6iste una cantidad de aire considerable. /n la parte +Fmeda de la curva, el eecto principal es el de desplazar ms y ms aire por agua. i el proceso uera completamente efciente, seria posible reemplazar todo el aire de los vacíos con agua para producir un sistema de dos ases "una condición de cero?aire vacíos'. Eunca es posible sacar todo el aire de los vacíos, lo cual resultaría en
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una condición de R 00K, cualuier curva de compactación estar siempre por de ba:o de la curva aire ? vacíos.
3. MATERIAL Y EQUIPO 5000 Yr. de muestra de suelo 2olde de compactación X &Z 1istón
. PROCEDIMIENTO #.. /l m4todo a emplearse en el presente ensayo el m4todo ZZ molde de seis pulgadas de dimetro interior, peso del martillo 0 lbs. y altura de caída de $ pulgadas. #.%. 1rimero se desmenuza los terrones con ayuda del mortero y su mango. #.).
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#.$. /ste proceso se realiza 5 veces, con la Fnica dierencia de ue cada e6periencia se aumenta de .5K a %.5K la +umedad. #.3. e pesa el molde sin base ni corona.
<. MONTAJE DEL ENSAYO
;. OBTENCION Y PROCESAMIENTO DE DATOS 8el ensayo realizado se obtuvo los siguientes datosA
E(a7* 1 P$(* M*'#$ (,$'* :^%$#* )&7$ 8 P$(* M*'#$ 3&0 8 V*',%$ (,$'* %,$(!&a 3)%.)# 0%3 P$(* 'a!"''*%,$(!&a ).#7 $+.:,%$#a 8 P$(* 'a!"''*%,$(!&a %.&3 $+.($0a 8 P$(* 'a!"''* #.$& 8
2 )7)5
3 )$35
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>. CÁLCULOS MEMORIA DESCRIPTIVA MECANICA DE SUELOS II
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/n la realización de este ensayo se siguen los siguientes pasos para obtener el resultado de +umedad y densidad aparente seco del suelo. e saca el peso de suelo +Fmedo P s4. = P s4 + m3 − P m3
Ibtención de la densidad del suelo +Fmedo Pes0es5eci fic04ume/0 =
P s4 103 m03
Ibtención peso muestra seca y +Fmeda P m4 = P m4 +tara − P tara P ms = P ms + tara − P tara
Ibtención peso agua
P agua
=
P m4
−
P ms
Ibtención +umedad y densidad aparente seco del suelo % , =
P # P ms
*100
Pes0ses5ecifi cos atura/0 =
100 * P s4 (100 + % , ) * 103
TABULACION DE RESULTADOS E(a7* 1 P$(* M*'#$ (,$'* :^%$#* )&7$ 8 P$(* M*'#$ 3&0 8 P$(* (,$'* :^%$#* 7$ 8 V*',%$ (,$'* %,$(!&a 3)%.)# 0%3 P$(* $($0")0* (,$'* .$# :^%$#* 80%3
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P$(* 'a!"''*%,$(!&a ).#7 $+.:,%$#a 8 P$(* 'a!"''*%,$(!&a %.&3 $+.($0a 8 P$(* 'a!"''* #.$& 8 P$(* a8,a 0.7$ 8 P$(* (,$'* ($0* 7.$) 8 C*!$"#* #$ :,%$#a# 3.3& _ P$(* $((!$0")0* ($0* .&$ 80%3
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HUMEDAD OPTIMA 7 #$("#a# aa&$!$ ($0* #$' (,$'*.
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8e la grfca +umedad vs. 8ensidad se obtuvo el punto m6imo de la curva ue se trazo. Lo cual signifcaría la +umedad optima del ensayo en las abscisas y la densidad m6ima aparente seco, en las ordenadas. Lo cual esA
CURVA DE SATURACION Pa&a ,a 8&a$#a# $($0")0a G( 2.-3
8eterminar los valores e6tremos de un rango del 37 K del peso específco m6imo. 37 K del peso especifco m6imo
K ] R %.$ K 0.37h.$0 R .75 K ] % R $.% K A&$a #$ 0*%a0!a0"* &a8* #$ :,%$#a# 1.< _ #$ CHO. ..I. R 5.5 K ..I. R 5.5 K = .5 K R 7 K ..I. R 5.5 K ? .5 K R ).5 K
HUMEDAD OPTIMA 7 #$("#a# aa&$!$ ($0* #$' (,$'*. 8e la grfca +umedad vs. 8ensidad se obtuvo el punto m6imo de la curva ue se trazo. Lo cual signifcaría la +umedad optima del ensayo en las abscisas y la densidad m6ima aparente seco, en las ordenadas. Lo cual esA
. OBTENCION DE HUMEDAD OPTIMA 8e la grfca +umedad vs. 8ensidad se obtuvo el punto m6imo de la curva ue se trazo. Lo cual signifcaría la +umedad optima del ensayo en las abscisas y la densidad m6ima aparente seco, en las ordenadas. Lo cual esA La +umedad óptima R 5.$ 8ensidad m6ima R .$
. CONCLUSIONES Luego de realizada la grfca pudimos determinar un contenido óptimo de +umedad para un peso especifco del suelo realizado ue llego a los , ue nos servir para realizar los ensayos de .*.;. MECANICA DE SUELOS II
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1-.
RECOMENDACIONES
Las recomendaciones ue podemos dar de este ensayo de compactación son ue se debe tener muc+o cuidado en la mezcla del suelo con el agua, pues esta debe ser +omog4nea, para tener así la +umedad en toda la muestra, tambi4n se debe tener el cuidado de repartir los golpes del martillo en toda la superfcie, en orma euitativa. Las pesadas a realizarse deben ser lo mas e6acto y cuidadoso posible. 1or ultimo de la grfca se demuestra si el ensayo a sido bien realizado, pues nos debe salir en orma de una campana.
11.
BIBLIOGRAIA
j(;;/
;(9L H(LL/ ;I8(
j2(E9(L 8/ L(*I;(
!I/1 /. *IBL/
12. ANEZOS A CONTINUACION SE PRESENTA LA GRAICA A MANO EN ORMA DE CAMPANA QUE INDICA EL BUEN RESULTADO DE NUESTRO SUELO
MECANICA DE SUELOS II
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LABORATORIO Nº < DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE CBR DEL SUELO OBJETIVO 1. La fnalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte "*;' de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una +umedad óptima y niveles de compactación variables. /s un m4todo desarrollado por la división de carreteras del /stado de aliornia "//.99.' y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub?rasante, sub?base y base de pavimentos.
2.
UNDAMENTO TEORICO
/l ensayo mide la resistencia al corte de un suelo ba:o condiciones de +umedad y densidad controladas, permitiendo obtener un "K' de la relación de soporte. /l "K' *;, est defnido como la uerza reuerida para ue un pistón normalizado penetre a una proundidad determinada, e6presada en porcenta:e de uerza necesaria para ue el pistón penetre a esa misma proundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrón de material c+ancado. La e6presión ue defne al *;, es la siguienteA *;R"carga unitaria del ensayo > carga unitaria patrón' h 00 " K ' 8e la ecuación se puede ver ue el nFmero *;, es un porcenta:e de la carga unitaria patrón. /n la prctica el símbolo de "K' se uita y la relación se presenta simplemente por el nFmero entero. 9sualmente el nFmero *;, se basa en la relación de carga para una penetración de %,5 mm. "0,Z', sin embargo, si el valor de *; a una penetración de 5 mm. "0,%Z' es mayor, el ensayo debe repetirse. i en un segundo ensayo se produce nuevamente un valor de *; mayor de 5 mm. de penetración, dic+o valor ser aceptado como valor del ensayo. Los ensayos de *; se +acen sobre muestras compactadas con un contenido de +umedad óptimo, obtenido del ensayo de compactación 1roctor.
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(ntes de determinar la resistencia a la penetración, generalmente las probetas se saturan durante 3& +oras para simular las condiciones de traba:o ms desavorables y para determinar su posible e6pansión. /n general se coneccionan ) probetas como mínimo, las ue poseen distintas energías de compactación "lo usual es con 5&, %5 y 0 golpes'. /l suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una peueña cantidad de material ue pase por el tamiz de 50 mm. y uede retenido en el tamiz de %0 mm. e recomienda ue esta racción no e6ceda del %0K.
MF!*#* a&a %,$(!&a( &$%*'#$a#a( ($8^ NC: 1<2 O=. 11. ? /uipo necesario. ? (parato para medir la e6pansión "fgura ).5.', compuesto por una placa metlica provista de un vstago a:ustable de metal con peroración de dimetro menor o igual a ,& mm.y un trípode metlico para su:etar el calibre comparador con indicador de dial.
Aa&a!* a&a %$#"& $a(". ,$!$ ELE I!$&a0"*a' L!#a. 13. ? 1rensa de ensayo de capacidad mínima de ## E. y cabezal o base movible a una velocidad de ,%5 mm>min para presionar el pistón de penetración en la probeta. /ste euipo debe estar provisto de un dispositivo indicador de carga con lecturas de curso no menor ue 50 mm. ? 2olde metlico, cilíndrico de dimetro interior de 5%,# 0,7 mm. y altura de 77,$ 0, mm. 8ebe tener un collarín de e6tensión metlico de 50,$
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mm. de altura y una placa base metlica de 3,5 mm. de espesor, con peroraciones de dimetro igual o menor ue ,&0 mm. "fgura ).&. y ).7'. 8isco espaciador metlico, cilíndrico, de 50,$ mm. de dimetro y &,# mm. de altura. o
? 1isón metlico con una cara circular de 50 0,% mm. de dimetro y con una masa de %500 0 grs. La altura de caída debe ser )05 % mm. controlada por una guía tubular. ? 1istón de penetración metlico de 50 0,5 mm. de dimetro y no menor ue 00 mm. de largo. ? alibre, compuesto por dos deormímetros comparadores con indicador de dial, de 0,0 mm. de precisión. ? obrecargas, una metlica anular y varias metlicas ranuradas con una masa de %,%7 Tgs. cada una y #3,% mm. de dimetro, con una peroración central de 5# mm. de dimetro. ? orno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 0- 5- . erramientas y accesorios. /stanue lleno de agua, pailas o bande:as de mezcla, depósito de remo:o, papel fltro, platos y tamices.
•
"8,&a 3.1;.M*'#$ CBR I!$&a0"*a' L!#a. 13?.
7
a00$(*&"*(.9ELE
3. PROCEDIMIENTO ? 1reparación de la muestra. e prepara una muestra de tamaño igual o superior a 5& Tgs. /sta muestra deber secarse al aire o en un +orno, a una temperatura menor ue &0- , +asta ue se vuelva desmenuzable. (dems, se debern disgregar los terrones evitando reducir el tamaño natural de las partículas. MECANICA DE SUELOS II
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La muestra se pasa por el tamiz de %0 mm. ")>#Z (<2' descartando el material retenido. i es necesario mantener el porcenta:e de material grueso del material original se deber eectuar un reemplazo. 1ara esto se determina por tamizado el porcenta:e del material ue pasa por el tamiz de 50 mm. "%Z (<2' y ueda retenido en el tamiz de %0 mm.
S$00"*$( $+,"* CBR. ,$!$ Va''$ R*#a( R. 12. e reemplaza dic+o material por una masa igual de material ue pasa por el tamiz de %0 mm. y ueda retenido en el tamiz de 5 mm. tomada de la porción no utilizada de suelo original. 9na vez obtenida la muestra de ensaye, se selecciona una porción representativa de unos )5 Tg. para realizar el ensayo de compactación 1roctor. /l resto de la muestra, se divide en tres porciones de unos 7 Tg. cada una. ? ompactación de probetas *;. Eormalmente se compactan de tres a cinco probetas en un rango de 30 a 00K de la 82 determinada segFn el ensayo 1roctor. ada porción de suelo, se debe mezclar con una cierta cantidad de agua para obtener la +umedad óptima, si es necesario curar el suelo, debe colocarse dentro de un recipiente tapado para lograr una distribución uniorme de la +umedad. 9na vez ue se +aya pesado el molde "2m' y verifcado su volumen "Hm', se coloca el disco espaciador sobre la placa base, se f:a el molde con el collarín sobre la placa y se coloca un disco de papel fltro sobre el disco espaciador. 8entro del molde se compacta mediante 5 capas cada una de las porciones de suelo +Fmedo, utilizando para cada porción una energía de compactación distinta "E- de golpes', de manera ue la densidad a la cual se desee MECANICA DE SUELOS II
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determinar el *; uede comprendida entre las densidades de dos probetas. e compactarn con 5&, %5 y 0 golpes respectivamente. (l comienzo y al fnal de la compactación debern tomarse % muestras representativas de suelo para calcular el contenido de +umedad. /n caso ue las muestras no sean sumergidas, la +umedad se determina concluída la penetración. Xinalizada la compactación, se retira el collarín y se enrasa el suelo al nivel del borde del molde, rellenando los +uecos de:ados por la eliminación del material grueso con material de menor tamaño. e retiran la placa base perorada, el disco espaciador y se pesa el molde con el suelo compactado "B '. ? D$!$&%"a0" #$ 'a( &*"$#a#$( $a("a( #$' (,$'* . obre la placa base perorada, se coloca un disco de papel fltro grueso y se a:usta el molde con el suelo compactado en orma invertida, de manera ue el espacio ormado por el disco espaciador uede en la parte superior. /n la superfcie libre de la muestra, se coloca un disco de papel fltro grueso y sobre 4ste se coloca la placa metlica perorada provista de un vstago regulable. obre 4sta placa se colocarn las sobrecargas, cuyo nFmero deber ser especifcado o de lo contrario, se usar una sobrecarga mínima de #,5# Tgs., euivalente al peso de un pavimento de +ormigón de 5 pulgadas de espesor. ( continuación se coloca todo el con:unto cuidadosamente dentro del estanue sin agua, sobre peueños bloues metlicos o de otro material con el ob:eto de permitir el libre acceso del agua por deba:o de la muestra. e monta el trípode y se instala el comparador de dial de tal modo ue su punta palpable uede tocando el vstago. Luego, se llena el estanue con agua y se registra la lectura inicial del comparador de dial "Li'. /l tiempo de inmersión depender del tipo de saturación. 1ara un ensayo con saturación normal se de:a el molde sumergido durante 3& +oras, en cambio para un ensayo de saturación completa se de:ar el tiempo necesario +asta ue no +aya ms +inc+amiento, lo ue se comprueba cuando dos lecturas de dial eectuadas con %# +oras de intervalo diferen en menos de 0,0) mm. 8urante todo el tiempo de inmersión el nivel de agua se debe mantener constante. ;egistrada la lectura fnal del comparador de dial "L', se retira el trípode y se saca el molde del agua, para de:arlo drenar durante 5 minutos. Xinalmente se retiran las sobrecargas, los discos de papel fltro y las placas peroradas para determinar el peso del molde ms el suelo compactado y saturado "B % '. ? D$!$&%"a0" #$ 'a &$("(!$0"a a 'a $$!&a0". e lleva la probeta a la muina de ensayo y se colocan sobre ella, una cantidad tal de cargas para reproducir una sobrecarga igual a la ue supuestamente e:ercer el
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material de base y pavimento del camino proyectado "pero no menor ue #,5# Tg.', redondeando a mFltiplos de %,%7 Tg. /n caso de ue la probeta +aya sido sumergida, la carga ser igual a la aplicada durante la inmersión. e apoya el pistón de penetración con una carga lo ms peueña posible "no debe e6ceder de #5 Ee]ton' y se colocan los diales de lectura de tensión y deormación en cero. /sta carga inicial, se necesita para asegurar un apoyo satisactorio del pistón, pero debe considerarse como carga cero para la relación carga?penetración. La velocidad de carga aplicada al pistón de penetración ser de ,%5 mm>min. e anotarn las lecturas de carga, en los siguientes niveles de penetraciónA 0,&5 ? ,%5 ? ,30 ? %,50 ? ),0 ? ),75 ? #,#0 ? 5,00 ? 7,50 ? 0,00 y %,5 milímetros "o bien, 0,0%5 ? 0,050 ? 0,075 ? 0,00 ? 0,%5 ? 0,50 ? 0,75 ? 0,%00 ? 0,)00 ? 0,#00 y 0,500 pulgadas'. Xinalmente, se retira el total de la muestra de suelo del molde y se determina el contenido de +umedad de la capa superior, con una muestra de %5 mm. de espesor. i se desea determinar la +umedad promedio, se deber e6traer una muestra ue abarue el total de la altura del molde.
. MATERIALES Y EQUIPO. 2artillo de compactación "0 lb.' 2olde de & pulgadas de dimetro *alanza "precisión 0,0 gr.' *ande:a mezcladora ;egla metlica para enrasar 1robetas graduadas Yuantes de goma /sptula y vadile:o
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8eormímetro (ccesorios
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<
.
MEMORIA DE CALCULO ? alcular la densidad inicial de la muestra " 'i antes de ser sumergida, mediante la siguiente e6presiónA i R " B ? 2m ' > Hm " gr.>cc ' dondeA B R peso del molde ms el suelo compactado "gr.' 2m R peso del molde "gr.' Hm R capacidad volum4trica del molde "cm ) ' ? alcular la densidad saturada de la muestra " s' luego de ser sumergida, mediante la siguiente e6presiónA s R " B % ? 2m ' > Hm " gr.>cc ' #*#$ B %R peso del molde y el suelo compactado y saturado "grs.' ? alcular la e6pansión de la muestra, como porcenta:e de la altura inicial "K/', mediante la siguiente e6presiónA K / R / > &,# h 00 " K '
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/ R e6pansión en mm. "dierencia de lecturas del dial de deormación "L ? Li'' &,# R altura de la probeta en mm. "altura del molde menos altura del disco espaciador' ? Ibtener la curva tensión contra deormación, grafcando en la ordenada, las tensiones de penetración en megapascales "21a' y en la abscisa la penetración en milímetros. /n algunos casos la curva puede tomar inicialmente una orma cóncava +acia arriba, debido principalmente a irregularidades en la superfcie de la probeta. i esto ocurriera, el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la mayor pendiente de la curva y se traslada el origen al punto en ue la tangente corta la abscisa "fgura ).$.'. ? 9sando los valores de tensión "corregidos o no' tomados de las curvas tensión contra penetración, se calcula el *; "K' para %,5 mm. y 5 mm. de penetración dividiendo las tensiones normales por &,3 21a. y 0,) 21a. respectivamente, multiplicndolas por 00. e calcula tambi4n el *; para la carga m6ima si la penetración es menos ue 5 mm. interpolando la tensión normal. ? 9sando los datos obtenidos anteriormente de las tres probetas, se dibu:a la curva *; contra densidad seca "si se trata de suelos granulares, se grafcar la curva solo con la penetración de 5 mm.D en cambio para suelos arcillosos, se grafcarn la de %,5 y 5 mm. de penetración'. on ella se puede determinar el *; correspondiente a una densidad seca preestablecida "fgura ).3.'.
O($&a0"*$(. ? /n suelos plasticos, el tiempo de curado no debe ser menor ue %# +oras, en cambio en suelos de ba:a plasticidad el plazo puede ser menor e incluso podría eliminarse. ? i la densidad a la cual se reuiere el *;, es menor ue la obtenida mediante 0 golpes de pisón, se compacta la probeta con menor energía de compactación. ? i la muestra de suelo proviene de zonas des4rticas en ue se asegure ue las precipitaciones anuales son ineriores a 50 mm. o no nieva, se puede eliminar la inmersión. ? /n suelos fnos o granulares ue absorben cilmente +umedad, se permite un período de inmersión ms corto, pero no menor de %# +oras, ya ue se +a demostrado ue con este período de tiempo, no se vern aectados los resultados.
MECANICA DE SUELOS II
GRUPO # 6
? 1ara suelos del tipo (?), (?%?5, y (?%?7, el procedimiento a aplicar "inmersión o no', debe uedar a criterio del ingeniero responsable del estudio. ? 1ara suelos del tipo (?#, (?5, (?&, (?7, cuando el *; en 5 mm. es mayor ue en %,5 mm., se debe confrmar con inormación obtenida con ensayos previos, o bien repetir el ensayo. i los ensayos previos o el ensayo de c+eueo entregan un resultado similar, emplear la razón de soporte de 5 mm. de penetración. ? 1ara suelos del tipo (?, (?%?#, y (?%?&, se calcula el *; sólo para 5 mm. de penetración. /n la tabla ).%0. se indican rangos de valores de *;, con una clasifcación y posibles uso como material de construcción.
"8,&a 3.1. 0*&&$00" #$
1<2 O=. 11?.
G&4)0* #$ 0,&a.9NC:
"8,&a 3.1. G&4)0* #$ #$!$&%"a0" #$ CBR 9NC: 1<2 O=. 11?. C'a(")0a0" 0,a'"!a!"a #$' (,$'* MECANICA DE SUELOS II
U(* GRUPO # 6
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"8,&a 3.2-. Ta'a #$ 0'a(")0a0" 7 ,(* #$' (,$'* ($8^ $' a'*& #$ CBR. ,$!$ A(("( A. 1. 3..2. MF!*#* a&a %,$(!&a( "a'!$&a#a(. 2ediante este m4todo, se determina el *; de un suelo co+esivo en estado natural. e dierencia del anterior sólo en la toma de muestras, ya ue los pasos para determinar las propiedades e6pansivas y la resistencia a la penetración son similares. e tomarn tres muestras inalteradas, empleando para ello moldes *; armados en los e6tremos de su respectivo collarín. 1ara acilitar el +inc+amiento del molde, el collarín ue se apoya sobre la superfcie del terreno tendr sus bordes cortantes. /l procedimiento consiste en ir comprimiendo o +incando el molde contra la superfcie del terreno y al mismo tiempo retirando el suelo de alrededor del molde, +asta ue la muestra de suelo entre en el collarín superior por lo menos %5 mm., cuidando reducir al mínimo las perturbaciones de la muestra. Xinalmente, se retira el molde realizando un movimiento como cortando el suelo, se retira el collarín superior, se enrasan ambas caras de la muestra y se les vierte parafna sólida derretida con el fn de evitar p4rdidas de +umedad en el traslado al laboratorio. /l peso unitario y la +umedad debern ser determinados por medio del ensayo de densidad in situ, eligiendo un lugar pró6imo a auel desde donde se obtuvieron las muestras. MF!*#* CBR " ("!,. /s un m4todo adecuado para determinar la capacidad de soporte de un material en el lugar donde ser sometido a las solicitaciones de la estructura ue soportar. 8ebería realizarse cuando se presenten materiales dudosos y en movimientos de tierra importantes. *sicamente la ase de penetración de este ensayo es similar a la descrita anteriormente. MECANICA DE SUELOS II
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Lo usual es determinar primero la densidad in situ del material en el lugar de ensayo, el cual puede ser usado ba:o cualuiera de las siguientes condicionesA ? cuando in situ la densidad y el contenido de agua son tal ue el grado de saturación es de un $0K o superior, ? cuando el material es de granos gruesos y su co+esión es tal ue no se vea aectado por cambios en la +umedad o ? cuando el material +a estado en el lugar por varios años. /n estos casos La +umedad no es constante pero UuctFa dentro de rangos estrec+os y el ensayo *; in situ se considera como un indicador satisactorio de la capacidad de soporte del suelo. 1or lo general se elige un lugar donde no +aya piedras mayores a )>#Z, deber removerse el material suelto y nivelar la superfcie, luego se coloca un sistema de reacción montando un gato, con anillo dinamom4trico y pistón, en orma vertical, aplicando la reacción con un ve+ículo cargado u otro sistema "fgura ).%.'. /n caso de ue el pistón sea colocado en orma +orizontal, la reacción ser dada por la pared contraria del pozo construido para este eecto. e colocan los anillos de sobrecarga directamente al suelo y se carga el pistón al suelo con una uerza menor ue #,5# Tg. e debe instalar un dial comparador para registrar las lecturas de deormaciones, en un punto ue permanezca constante e inmóvil "por e:emplo una viga empotrada al suelo en poyos de +ormigón'. La penetración se realiza en orma similar al ensayo tradicional y el ensayo se repite en otros dos puntos escogidos con anterioridad. La orma de e6presar los resultados tambi4n es id4ntica al m4todo de laboratorio, es decir, trazando la curva tensión contra penetración, corrigiendo la curva si uese necesario y calculando el *; in situ, usando los valores de penetración de 0,Z y 0,%Z.
;. OBTENCION DE DATOS. La correspondiente relación de datos, procesos y clculos se encuentran en las planillas ad:untada DIMENSION DEL MOLDE 8imetro R 5.%# "cm' (ltura del molde R "cm' MECANICA DE SUELOS II
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1eso del martillo R 0 "Lb' Holumen 2olde R %00&.5& "cc.'
MOLDE Nº1 MOLDE Nº 2 MOLDE Nº 3 T. ECH HOR DIA EZP EZ EZ EZ EZP EZP A A L.E. 90% P L.E. P L.E. P S 90%? 90%? ? _ _ _ 0. 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 13 0? 0.0& 0.%0 2VI 1 0 0?$ 0 0?.$ 0.%37 0 %.7 & 1-0? 0.03 0.%% 2<VI 2 0 0?$.$ 0 0?%.7 0.)% 0 ).7 % 1;0? 0.) 0? 0.%& 2;VI 3 0 0 0?).3 0.)5 0 5.# 5 %.7 3 >. CALCULOS. PENETRACIO N 9`? MPa 11 0.0%5 0.050 10 0.075 0.00 9 0.50 0.%00 8 0.)00 7 0.#00 0.500 6
PENETRACIO N 9%%? 0.&)5 .%70 .305 %.5#0 ).$0 5.0$0 &.)50 7.&%0 $.$30
PENETRACIO MOLDE N 1 9%"? 9L? 0.)0 0.0 .0 500 .)0 350 %.0 )50 ).00 $50 #.0 %)50 #o re$%iere correcci& 5.0 %750 &.0 %350 7.0 )000
MOLDE 2 MOLDE 9L? 3 9L? 0.0 00 )50 #00 750 &00 000 750 #00 350 &00 50 $00 %50 300 )50 %000 #00
5 Peetraci&
4
5.08 mm. corregi"a
3 Peetraci&
2
2.54 mm. corregi"a
1 0 01
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
milímetros
0
2.54
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5.08
Orige corregi"o
milímetros
GRUPO # 6
LABORATORIO Nº LIMITES ATTERBERG 1. OBJETIVO.
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GRUPO # 6
/l presente ensayo tiene como ob:etivo la determinación del límite líuido y el indice de plasticidad mediante el aparato de asa Yrande. R$=$&$0"a( (
(<2 8#%)?&& "L. Líuido' (<2 8#%#?53 "L. 1lstico' (<2 8#%7?& "L. ontracción'
2. UNDAMENTO TEORICO. APLICACION. ? Ll,Lp lasifcación de suelos. ? Lc /mplea para predecir cambios de volumen. ? Ll (plicar la consolidación "asentamientos'. ? Ll,Lp 1ara predecir I1"Bop' en compactación. ? Ll,Lp 1ara estimular el esuerzo al corte a esa B, Los límites líuido, plstico y de contracción son sólo ) de los 5 ZlímitesZ propuestos por (. (tterberg, estos son los límitesA 1. L5%"!$ #$ C*:$(". /s el contenido de +umedad con el cual las boronas"miga:a' de suelo son capaces de pegarse una con otras. 2. L5%"!$ #$ P$8aW*("#a#. /s el contenido de +umedad con el cual el suelo comienza a pegarse a las superfcies metlicas tales como la cuc+illa de la esptula. /sta condición tiene importancia prctica para el ingeniero agrícola pues se relaciona con la capacidad del suelo para ad+erirse a las cuc+illas o discos del arado cuando se cultiva un suelo. 3. L5%"!$ #$ C*!&a00". /s el contenido de +umedad por deba:o del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. . L5%"!$ P'4(!"0*. /s el contenido de +umedad por deba:o del cual se puede considerar el suelo como material no plstico. <. L5%"!$ L5+,"#*. /s el contenido de +umedad por deba:o del cual el suelo se comporta como un material plstico. ( este nivel de contenido de +umedad el suelo est en el v4rtice de cambiar su comportamiento al de un Uuido viscoso. Los límites líuido y plstico se utilizan principalmente para la clasifcación de suelos, para estimar los asentamientos, para predecir 4l K de +umedad óptimo apro6imado para compactación. /l límite plstico de un suelo es el menor contenido de +umedad determinado, de acuerdo con el m4todo ba:o el cul el suelo permanece plstico. 1ara la determinación de 4ste límite se toma muestras del ensayo para la obtención del límite líuido y procedemos a amasarla y posteriormente a arrollarla, cuya arrolladura vamos disminuyendo en el dimetro, +asta ue los rollitos presenten MECANICA DE SUELOS II
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rupturas o ranuras. 2ientras se rasga aumentamos la +umedad del suelo ue no presenta ninguna alla, +asta ue los rollitos lleguen a tener un dimetro de ) mm., en cuyo dimetro decimos ue esa +umedad es la ue determina el índice plstico. Las arenas no tienen plasticidad, los limos tienen pero muy poca, en cambio las arcillas, y sobre todo auellas ricas en materia son muy plsticas. /l límite plstico se +a defnido arbitrariamente como el contenido de +umedad del suelo al cul un cilindro se rompe o se resuebra:a cuando se enrrolla a un dimetro de ) mm. o apro6imadamente ) mm. /sta prueba es bastante ms sub:etiva "dependiente del operador' ue el ensayo del límite líuido, pues la defnición del resuebra:amiento del cilindro de suelo así como del dimetro estn su:etas a la interpretación del operador. /l dimetro puede establecerse durante el ensayo por comparación de un alambre comFn o de soldadura del mismo dimetro. on la prctica, se encuentra ue los valores del límite plstico pueden reproducirse sobre el mismo suelo por parte de dierentes laboratoristas, dentro de un rango del al )K /l límite de contracción se utiliza para predecir cambios de volumen debido a ue los suelos susceptibles de surir grandes cambios de volumen cuando se someten a cambios en su contenido de +umedad, son problemticos si se usan para rellenos en carreteras o errocarriles, o si se utilizan para la undación de elementos estructurales. Los cambios de volumen pueden motivar ondulaciones en las carreteras y grietas en las estructuras debido a ue los cambios de volumen usualmente no son uniormes. 3.MATERIAL Y EQUIPO. L"%"!$ '"+,"#* ? (parato de asa Yrande. ?
acer la calibración del aparato de asagrande y verifcar ue la altura de la muina sea e6actamente cm. utilizando el ranurador.
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o
o
o
umedecer los 00 gr. de suelo en un %0?#0K "depende suelo'.
del
/nrasar en el aparato de asagrande. (canalar y golpear a una recuencia de % rps "%%5 y %S%5'
L"%"!$ 'a(!"0* 8ividir en varios pedazos o porciones peueñas la muestra de %0 a )0 gramos de suelo ue se +abía separado con anterioridad durante la preparación de la muestra para el ensayo del límite líuido. o
o
o
o o
o
o
/nrollar el suelo con la mano e6tendida sobre una placa de vidrio, o sobre un pedazo de papel colocado a su vez sobre una superfcie lisa, con presión sufciente para moldearlo en orma de cilindro, o +ilo de dimetro uniorme por la acción de unos $0 a 30 golpes o movimientos de mano por minuto "un golpe es igual a un movimiento +acia adelante y +acia atrs'. undo el dimetro del +ilo o cilindro del suelo llegue a ) mm.">$ de pulgada' se debe romper en peueños pedazos y con ellos moldear nuevamente unas bolas o masas ue a su vez vuelvan a enrollarse. /l proceso de +acer masas o bolas de suelo y enrollarlas debe continuarse alternativamente +asta cuando el +ilo o cilindro de suelo se rompa ba:o la presión de enrollamiento y no permita ue se enrolle adicionalmente. i el cilindro se desmorona a un dimetro superior a tres milímetros, 4sta condición es satisactoria para defnir el límite plstico si el cilindro se +abía enrollado con anterioridad +asta ms o menos tres milímetros. La alla del cilindro se puede defnir del siguiente modoA implemente por separación en peueños pedazos. 1or desprendimiento de escamas de orma tubular "cilindros +uecos' de dentro +acia auera del cilindro o +ilo de suelo. 1edacitos sólidos en orma de barril de & a $ mm de largo "para arcillas altamente plsticas'. 1ara producir la alla no es necesario reducir la velocidad de enrollado y>o la presión de la mano cuando se llega a ) mm de dimetro. Los suelos de muy ba:a plasticidad son una e6cepción en 4ste sentido, en estos casos la bola inicial debe ser del orden de ) mm antes de empezar a enrollar con la mano.
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o
o
/sta secuencia debe repetirse el nFmero de veces para producir sufcientes pedazos de cilindro ue permitan llenar un recipiente de +umedad. 1esar el recipiente cubierto, y colocarlo dentro del +orno. Eótese ue en eecto se +an +ec+o varias determinaciones del límite plstico, pero se +a reducido el proceso de pesada y clculo a un sólo ensayo.
;.REGISTRO DE DATOS.
LIMITE LÍQUIDO MUESTRA N] N] DE GOLPES PESO DEL PLATILLOMUEST RA HUMEDA PESO DEL PLATILLO
L1
L2
L3
70
)0
5
73.#$
%).)&
7
7&.0
$.7#
).##
LIMITE PLASTICO MUESTRA N] N] DE GOLPES PESO DEL PLATILLOMUEST RA HUMEDA PESO DEL PLATILLO
P1
P2
3.#&
$.55
$.73
7.$)
&.0
#.7
MEMORIA DESCRIPTIVA. La obtención del peso del agua ue es igualA 1eso agua R "1.
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peso agua peso suelo seco
* 100
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>. CALCULOS L( XI;29L( ( 9
XGE(L2/E
PARA SU MEJOR COMPRESION REALIAREMOS EL CALCULO CON LA AYUDA DE UN ATABLA LIMITE LÍQUIDO MUESTRA N] N] DE GOLPES PESO DEL PLATILLOMUEST RA HUMEDA PESO DEL PLATILLO PESO DEL AGUA PESO DE LA MESTRA SECA _ LIMITE LIQUIDO
L1
L2
L3
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3-
1<
>.
23.3;
1>
>;.1-
1.>
13.
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LG2G) LIMITE LÍQUIDO1.;1
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