ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL, GRAVEDAD ESPECÍFICA, PESO UNITARIO Y TAMIZADO
JANNER ALEXANDER BROCHERO REYES WILTER JOSE LOPEZ AREVALO ANDRES DANIEL LLERENA CARBAL JAVIER ALEXANDER SANDOVAL PAEZ JORGE ANDRÉS SIERRA JIMÉNEZ
Trabajo presentado a la Ingeniera: ENITH M. En la asignatura de LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELO
CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL VI SEMESTRE BARRANQUILLA – ATLANTICO SEPTIEMBRE DEL 2009
CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 1. ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2 HUMEDAD NATURAL 1.3 MATERIALES Y EQUIPOS 1.4 PROCEDIMIENTO 1.5 CÁLCULOS 2. ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA O PESO ESPECÍFICO RELATIVO 2.1 OBJETIVOS 2.1.1 OBJETIVO GENERAL 2.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.2 GRAVEDAD ESPECIFICA O PESO ESPECIFICO RELATIVO 2.3 MATERIALES Y EQUIPOS 2.4 PROCEDIMIENTO 2.5 CÁLCULOS 2.6 RELACIONES VOLUMÉTRICAS GRAVIMÉTRICAS 3. ENSAYO DE PESO UNITARIO 3.1 OBJETIVOS 3.1.1 OBJETIVOS GENERAL 3.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3.2 PESO ESPECÍFICO 3.3 MATERIALES Y EQUIPOS 3.4 PROCEDIMIENTO 3.5 CÁLCULOS 4. ENSAYO DE TAMIZADO 4.1 OBJETIVOS 4.1.1 OBJETIVO GENERAL 4.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4.2 TAMIZADO 4.3 MATERIALES Y EQUIPOS 4.4 PROCEDIMIENTO 4.5 CÁLCULOS 4.6 TABLA DE CLASIFICACIÓN 4.7 GRAFICA GRANULOMÉTRICA 5. CONCLUSIÓN BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN En tiempos pasados el hombre no disponía de estudios ni adelantos tecnológicos con los que cuenta hoy en día, ya que el adelanto era poco, el hombre solo de disponía a sobrevivir con lo que la naturaleza le brindaba para su subsistencia. Hoy en día es tan avanzada la tecnología que el hombre se ha visto en la obligación de estudiar todo lo que lo rodea, desde la misma naturaleza en todo su sentido hasta las enfermedades que la misma nos trae, para así vivir de una forma más segura en este mundo desconocido. El hombre se ha visto en la obligación de estudia el suelo que hoy en día nos rodea con el fin de saber su comportamiento antes efectos exteriores causados por todo las cargas que se encuentran o se desee construir en la superficie del mismo. En por ello que en este trabajo conformado por cuatro informe estudiamos algunas características de una muestra de arcilla, ensayo de humedad natural, peso unitario, gravedad especifica y tamizado; el primero nos da como resultado el contenido de agua que nuestra muestra posee y el ultimo nos da como resultado los clase de partículas y la cantidad de partícula que posee nuestra muestra. Este trabajo tiene como objetivo general, determinar las relaciones volumétricas gravimétricas que pose nuestra muestra ensayada para así saber en las condiciones en la cual se encuentra nuestra arcilla. Las relaciones volumétricas gravimétricas es una forma de llamar a las condiciones de peso y volumen en las que se encuentra nuestro suelo. El suelo en su estado natural se encuentra en estado sólido líquido y gaseosa cuando esta por encima del nivel freático del suelo, cuando la muestra se encuentra por debajo del nivel freático, la muestra se encuentra saturada, solo en estado de salida y liquida, ya que el lugar que ocuparía el aire será ocupado por el fluido. Este informe consta de una gran investigación con el fin de tener éxito en la en los diferentes ensayos. Esperamos que este informe general sea del agrado y del gusto de cada persona que lea y analicé el mismo.
1. ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL
1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL -
Determinar las relaciones volumétricas gravimétricas de la muestra de arcilla que ensayamos en el laboratorio para así saber las condiciones en la cual se encuentra nuestra muestra. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-
Realizar el ensayo de humedad natural a una muestra de suelo arcilloso en el laboratorio de mecánica de suelos de la CUC.
-
Llevar a cabo el procedimiento necesario para hallar el contenido de humedad que posee una muestra de suelo arcilloso.
-
Determinar que porcentaje de humedad posee la muestra de suelo ensayada.
1.2 HUMEDAD NATURAL DEL SUELO
La humedad natural de un suelo no es más que la relación o el cociente que existe entre el peso de agua de una partícula de suelo y el peso solido de esta partícula, el valor de la humedad esta expresado en porcentaje ósea que luego de dividir los pesos se multiplica por cien. La humedad es muy importante determinarla al momento de querer hacer cualquier obra civil en el suelo ya que por medio de esta sabemos la cuanto resiste y como se va a comportar el suelo donde se construye. El proceso de obtención de la humedad se hace pesando una cantidad de muestra de suelo, luego se coloca dentro de un horno por 24 horas a una temperatura a más de 100°C se coloca a mas de esa temperatura para que el agua dentro de la muestra se evapore después de que pase el tiempo se saca la muestra del horno y se vuelve a pesar, ya teniendo los dos pesos se puede obtener el peso del agua y del solido, podemos decir que 𝑊 =
𝑊𝑤 𝑊𝑠
× 100
Donde 𝑊𝑊 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎;𝑊𝑆 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
1.3.
-
Tara
-
Muestra de arcilla
-
Balanza de precisión
-
Horno
MATERIALES Y EQUIPOS
1.4.
PROCEDIMIENTO
-
Se pesa una tara vacía.
-
Se coge una muestra de suelo arcilloso.
-
Se coloca la muestra en la tara y se mide su masa con ayuda de una balanza.
-
Se lleva la tara a un horno durante un periodo de 24 horas.
-
Se saca la muestra del horno y se vuelve a medir su masa.
-
Con los datos obtenidos se halla el contenido de agua que contenía la muestra.
-
Por ultimo se halla el contenido de humedad del suelo.
1.5.
𝑊𝑅𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑊𝑅 = 104,25𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑅𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑦 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
= 𝑊𝑅𝑀 = 496,9𝑔𝑟𝑠
𝑊𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 = 𝑊𝑀 𝑊𝑀 = 𝑊𝑅𝑀 − 𝑊𝑅 𝑊𝑀 = 496,9𝑔𝑟𝑠 − 104,25𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑀 = 392,65𝑔𝑟𝑠 Después de las 24 horas en el horno: 𝑊𝑅𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑦 𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜
= 𝑊𝑅𝑆
𝑊𝑅𝑆 = 412𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑆𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜 = 𝑊𝑆 𝑊𝑆 = 𝑊𝑅𝑆 − 𝑊𝑅 𝑊𝑆 = 412𝑔𝑟𝑠 − 104,25𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑆 = 307,05𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑊𝑊
𝑊𝑊 = 𝑊𝑀 − 𝑊𝑆
𝑊𝑊 = 392,65𝑔𝑟𝑠 − 307,05𝑔𝑟𝑠 𝑊𝑊 = 85,69𝑔𝑟𝑠 𝑊 = 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 85,65𝑔𝑟𝑠 ∗ 100 307,05𝑔𝑟𝑠 𝑊 = 27,87% ≈ 28% 𝑊=
𝑊=
𝑊𝑊 𝑊𝑆
× 100
CÁLCULOS
2. ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA O PESO ESPECIFICO RELATIVO
2.1 OBJETIVOS
2.1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar las relaciones volumétricas gravimétricas de la muestra de arcilla que ensayamos en el laboratorio para así saber las condiciones en la cual se encuentra nuestra muestra.
2.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS .
Determinar el peso seco de la muestra (Ws) que ayudara a determinar la gravedad especifica. Medir el peso de la solución dentro del picnómetro (Ws+agua+sólido) Medir peso del picnómetro Calcular el contenido de agua contenida en la solución Calcular la gravedad especifica de la muestra ensayada.
2.2 GRAVEDAD ESPECÍFICA O PESO ESPECIFICO RELATIVO Basándome en el libro Mecánica de suelo de Juárez Badillo el cual dices que en granos de partículas grandes, la fuerza que predomina con mayor acción sobre las partículas en sin mayor duda la fuerza de gravedad; por tal razón todas las partículas se van a comportar de una forma uniforme. Dicho comportamiento tanto mecánico como hidráulico de estos tipos de suelos están definidos por algunas características de los mismos, comportamiento en su compacidad y la forma de en la cual se encuentran organizados estos tipos de suelo. Para suelo de textura fina, como son más fáciles de moverlas, otras fuerzas a parte de la gravedad realizan acciones muy importantes sobre este tipo de suelo. Esto se da para tamaños de granos de suelos menores a dos micras, equivalentes a 0.002 mm. Como el suelo que trabajamos era arcilla aquí hablamos de su mineralogía, en la actualidad existen varias formas de determinar o identificar los minerales que constituyen la arcilla común, uno de ellos es el método de investigación con la ayuda de rayos X y el conocido científicamente como Balance Térmico de las Arcillas, los métodos mencionados anteriormente son los mas conocidos y los mas prácticos, aunque el microscopio también es usado para determinar mas que todo las características de forma y tamaño del suelo. En un suelo normal se manifiestan tres fases: la fase sólida, la fase liquida y la fase gaseosa. Para explicar cada una de ella, la fase que llamamos sólida es aquella que esta conformada por partículas minerales que constituye en suelo; la fase liquida que constituye a un suelo, se refiere al contenido de agua que se encuentra internamente en el suelo, aunque también en algunos suelo se encuentra otros liquido pero en poco cantidades la cual es de poco significado; la fase que llamamos gaseosa, se refiere esencialmente al aire contenido dentro de las partículas del suelo, si despreciar otro tipos de gases que encuentran entre las partículas, tales como, vapores sulfurosos, anhídridos, entre otros. Para determinar la relación de vacío en un suelo, solo basta con saber el volumen ocupado por el aire y por el agua, la suma de las dos es el vacío que se encuentran en el suelo. Existen tres tipos de suelo, suelo parcialmente saturado, la cual se encuentras las tres fases mencionadas anteriormente, suelo saturado la cual esta conformado por solo dos fases, la fase sólida y la fase liquida; y el suelo seco, el cual esta constituido por la fase salida y la fase gaseosa. En algunos suelos se encuentra material orgánico en baja y alta proporción, pero a la hora de realizar la medición de las tres fases anteriormente mencionadas nos e tiene en cuenta, solo se tiene en cuenta para determinar las propiedades mecánicas del suelo.
Suelo parcialmente Saturado
suelo seco
suelo saturado
Como este ensayo es esencialmente dirigido a determinar la gravedad especifica o peso especifico relativo de la muestra ensayada, podemos decir que dirigida a la relación de pesos y volúmenes. Basándome en la misma bibliografía anteriormente mencionada, dice que en mecánica de suelo se relaciona el peso con el volumen de las distintas fases del suelo con el concepto de peso específico, esto relacionando el peso de la muestra ensayada con su volumen. De esta se desprenden: 1. peso especifico del agua destilada. 2. peso especifico del agua en condiciones normales de trabajo. 3. peso especifico de la masa del suelo. 3. peso especifico seco. El concepto de peso específico relativo es la relación entre el peso específico de la muestra y el peso específico del agua destilada a 4 grados centígrados, esto específicamente a una atmosfera de presión. De los pesos específicos relativos tenemos: 1. el peso especifico relativo de la muestra; o llamado también como gravedad especifico de la muestra: Formulación: Sm= (dm/d0) = (W m/ (Vm* d0) Siendo dm= peso especifico de la muestra del suelo d0= peso especifico del agua destilada a 4 grados centígrado y una atmosfera de presión. Wm= peso de la muestra Vm= volumen de la muestra. 2. peso específico relativo sólido. Formulación: Ss= (ds/d0) = (W s/ (Vs* d0) Siendo: ds= peso especifico del sólido. Vs= peso especifico del sólido.
Teóricamente el peso especifico de los suelo oscila entre 2,60 y 2,90. Para mencionar un ejemplo de un material, tomamos en del cuarzo, su peso especifico en de 2,67 y el del feldespato es de 2,6. Para suelo donde se encuentra una gran cantidad de hierro, el peso especifico de estos minerales en de aproximadamente de 3. En turba en la cual se encuentra presente material orgánico, el peso especifico a llegado 1,5. Los minerales de arcilla que es mineral que se encuentra en buena proporción en suelo, su peso específico oscila entre 2,80 y 2,90. En arcillas volcánicas el peso específico oscila entre 2,2 y 2,6, esta se encuentra comúnmente en México.
2.3 MATERIALES Y EQUIPOS 1. una tara circular 2. un picnómetro 3. agua. 4. arcilla. 5. una pesa para pulverizar la muestra. 6. un horno para secar muestra. 7. un termómetro. 8. horno (105-110) ºC 9. Balanza 10. pipeta 11. agua destilada (teóricamente) 12. Embudo
2.4 PROCEDIMIENTO Se introdujo una cantidad de muestra al horno a una temperatura adecuada por 24 horas. Al día siguiente se saco la muestra, se dejo enfriar, pesamos la tara la cual se obtuvo un peso de 95,2 gr, luego se todo la muestra y se metió dentro de la tara y se peso, este peso fue de 223,6 g r, luego pulverizamos la muestra y la colocamos en agua en una tara por 24 horas mas, el peso de esta solución fue de 352gr. Al día siguiente tomamos un picnómetro el cual se peso y se obtuvo un peso de 122,4 gr, después se lleno el picnómetro con agua hasta un nivel de referencia y se peso, este peso fue de 618,8 g r, se le tomo la temperatura al agua dentro del picnómetro el cual fue de 32 grados centígrados. Luego tomamos la solución de la tara y la depositamos en el picnómetro, pero antes de saco el agua que tenia dentro, después agregamos agua hasta que el picnómetro se llenara hasta el nivel de referencia y se peso, este peso fue de 698,4gr, luego se froto el picnómetro para sacar el aire dentro por una hora y se volvió a pesar.
2.5 CALCULOS. Gs = (W s*dw)/ ((W p+w + W s – W p+w+s)*d0) W s= peso de solidó dw= peso especifico del agua W p+w= peso del picnómetro mas el agua W s=peso del solidó W p+w+s= peso de la solución dentro del picnómetro D0= peso especifico del agua destilada. Cálculos: W recipiente= 95,2gr -------------------------------W r W solido+recipiente= 223,6gr ------------- W r+s W s= Ws+r – W r = 223,6gr – 95,2gr Ws= 128,4gr W picnometro=122,4gr-------W p W picnometro+agua= 618,8gr--------W p+w TH2O= 32 grados centígrados W recipiente+H2O+arcilla=352gr -------W solucion---W sol W w= W P+w – W p = 618,8gr – 122,4gr Ww= 496,4gr W p+H2O+sólido+aire= 698,4gr W recipiente+sólido+H2O= 760gr --------T=33grados centígrado W s+recipiente=230,5gr Gs= ((128, 4gr*0, 9951) / (618,8gr + 128gr – 698,4gr)) Gs= 2, 61 2.6 RELACIONES VOLUMETRICAS GRAVIMETRICAS Tomamos como referencia la muestra saturada en el ensayo de gravedad específica dentro del picnómetro.
Datos: WS= 128,4gr
---- del
laboratorio de gravedad especifica
Wm= 576gr---------- del laboratorio de gravedad especifica GS= 2,61 ------ del ensayo de gravedad especifica Cálculos para relaciones volumétricas gravimétricas: GS= ds/d0------ ds= GS*d0= 2, 61*1gr/cm3= 2, 61 gr/cm3 GS= 2,61------ gravedad especifica VS= (WS/GS) = (128,4 gr/2,61)= 49,195 VW= (WS/dw) = (447, 6 gr/0,9951gr/cm3) = 449,2cm3
RELACIONES VOLUMETRICAS GRAVIMETRICAS w= 27% Gs = 2, 61 ds= 2,61 gr/cm3 Gw = (Vw/Vv)*100= (449,4cm3/449,4cm3)*100= 100% e= (Vv/Vs) = (449,4cm3/49,195cm3)= 9,13 n = (Vv/Vm) = (449,4cm3/498,6cm3)= 0,90 ds = 2,53
3. ENSAYO DE PESO UNITARIO
3.1. OBJETIVO GENERAL. Determinar las relaciones volumétricas gravimétricas de la muestra de arcilla que ensayamos en el laboratorio para así saber las condiciones en la cual se encuentra nuestra muestra. 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Determinar la masa del mercurio usado Determinar la masa del mercurio desalojado calcular el volumen de mercurio desalojado Calcular el peso unitario de nuestra arcilla
3.3. PESO UNITARIO El peso unitario es una medida cuantitativa que nos muestra la relación existente
entre
la
masa
y
el
volumen
de
un
determinado
suelo,
matemáticamente hablando, el peso unitario se define como el cociente entre la 𝑊
masa y el volumen de un suelo. (𝛾 = 𝑉 𝑠 ), Físicamente no es mas que la 𝑚
densidad que tiene un suelo. En el sistema internacional de unidades, la densidad se mide en kilogramos sobre metros cúbicos, pero también podemos analizarla usando otras unidades, como son el gramo sobre centímetro cubico, inclusive en el sistema ingles, libras sobre pulgada cuadrada, etc… pero en el presente informe dado que las muestras se encuentran en cantidades pequeñas (masa y volúmenes pequeños) usamos el gramo sobre centímetro cubico. Como ya hemos mencionado el peso unitario se define como la masa sobre el volumen, en nuestro caso de una muestra de suelo, para poder medir ese volumen, tenemos varias opciones, si tenemos una figura regular de muestra, simplemente por geometría podríamos calcular este volumen, pero este método no es tan exacto debido a que tendríamos que tener en cuenta demasiados parámetros y demasiada normatividad para que una muestra de suelo tenga una figura regular; así que se puede usar otro método para medir el volumen el cual consiste en la aplicación del principio de Arquímedes, el cual enuncia lo siguiente “todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático, será empujado con una fuerza ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo”, mas explícitamente dice que si se sumerge un cuerpo en un liquido, el volumen desalojado de liquido será igual al volumen del cuerpo sumergido en este; el liquido mas favorable para esta experiencia es el mercurio por que, si usáramos agua, esta se introduciría en los espacios vacios de la muestra lo cual alteraría la confiabilidad de los resultados, por eso se usa el mercurio que es un liquido mas pesado, y gracias a esto será mas difícil que se introduzca en los espacios vacios del suelo.
3.4. MATERIALES Y EQUIPOS
Arcilla
Balanza de precisión.
Mercurio
Recipientes
Lamina de inmersión
3.5. PROCEDIMIENTO
Se toma el peso de una muestra de arcilla, teniendo cuidado que esta se introduzca perfectamente un recipiente con mercurio.
Se pesan los recipientes a usar.
Se vierte mercurio en uno de los recipientes y se pesan los 2 ( mercurio y el recipiente).
Se adhiere la muestra de arcilla a la lamina de inmersión.
Se introduce la muestra en el recipiente de contracción con mercurio.
Se pesa el mercurio desalojado.
3.5. CÁLCULOS
𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑤𝑅 = 41.4𝑔𝑟 = 75.85𝑔𝑟
𝑤𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒
𝑦 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒
𝑤𝑅𝑦𝑚
𝑤𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑤𝑚 ) = 𝑤𝑅𝑦𝑚 − 𝑤𝑟 ; 𝑤𝑚 = 75.85𝑔𝑟 − 41.4𝑔𝑟 ; 𝑤𝑚 = 34.45𝑔𝑟 𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑞𝑢𝑒 ñ𝑜 𝑤𝑟 = 90.3𝑔𝑟 ; 𝑤𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑞𝑢𝑒 ñ𝑜,𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑦 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 𝑤𝑟+𝑅+𝑚 = 793.5𝑔𝑟 𝑤𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 = 𝑤𝑟+𝑅+𝑚 − 𝑤𝑅 − 𝑤𝑟 ; 𝑤𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 = 793.5𝑔𝑟 − 90.3𝑔𝑟 − 41.4𝑔𝑟 𝑤𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜 = 661.8𝑔𝑟 𝑤𝑚𝑒𝑟𝑐𝑢𝑟𝑖𝑜
𝑑𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑎𝑑𝑜 𝑦 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒
𝑤𝑚𝑑𝑅 = 226.5𝑔𝑟 ; 𝑤𝑚𝑑 = 𝑤𝑚𝑑𝑅 − 𝑤𝑅
𝑤𝑚𝑑 = 226.5 𝑔𝑟 − 41.4𝑔𝑟 ; 𝑤𝑚𝑑 = 185.1𝑔𝑟 𝜌=
𝑤 𝑚𝑑
(Densidad del mercurio es igual a la masa del mercurio derramado
𝑣𝑚𝑑
entre el volumen del mercurio derramado) 𝑣𝑚𝑑 =
𝑤 𝑚𝑑 𝜌
; Nota: densidad del mercurio =13.6gr/cm³
185 .1𝑔𝑟
𝑣𝑚𝑑 = 13.6𝑔𝑟 /𝑐𝑚 ³
;
𝑣𝑚𝑑 =13.6102412cm³
Pero por principio de Arquímedes, el volumen de la muestra introducida en el mercurio será igual al volumen de mercurio desalojado. 𝑣𝑚𝑑 = 𝑣𝑚 𝑤
𝛾𝑚 = 𝑣 𝑚 ; 𝑚
34.45𝑔𝑟
𝛾𝑚 =13.61029412 𝑐𝑚 ³ ;
𝛾𝑚 = 2.53𝑔𝑟/𝑐𝑚³
4. ENSAYO DE TAMIZADO
4.1. OBJETIVOS 4.1.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar la distribución y clasificación de partículas por tamaño, de la muestra.
4.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar los porcentajes de muestra que pasan por los distintos tamices utilizados en la experiencia.
Determinar el porcentaje de muestra retenido en cada tamiz utilizado en la experiencia.
Determinar la curva granulométrica de la muestra, Porcentaje que pasa Vs Abertura del tamiz
4.2. TAMIZ Un tamiz es un instrumento parecido a un colador empleado mucho en laboratorios de suelos la cual consta de una malla de filamentos que se entrecruzan dejando unos huecos en forma de cuadrados que tienen las mismas dimensiones, estos agujeros o huecos determinaran el tamaño de las partículas solidas que pasan por el tamiz. Los tamices pueden ser colocados uno encima del otro en donde el primer tamiz el cual tiene las aberturas más grandes va en la parte superior hasta llegar al tamiz inferior de aberturas o luces más pequeñas. Una vez que la muestra se deposita en la parte superior es puesto en agitación de modo que la muestra pase a través de los diferentes tamices. En el primer tamiz tendremos granulados de mayor tamaño, en los inferiores, tendremos granulados de menor tamaño que la luz de malla del tamiz anterior o superior. Y, por último, los gránulos que hayan pasado todos los tamices lo cuales se encuentran en el fondo tendrán un tamaño menor que la luz de malla del último tamiz. Esto permite seleccionar un granulado de un tamaño (o un rango de tamaños) determinado y que sabemos que van a ser apropiados para trabajos posteriores. Granulometría Clasificación de las partículas por su tamaño: Granulometría Partícula Tamaño Arcillas < 0,002 mm Limos 0,002-0,06 mm Arena Fina 0,06-0,2 mm Arena Media 0.2 – 0,6 mm Arena Gruesa 0,6 – 2 mm Gravas 2 mm-6 cm Cantos rodados 6-25 cm Bloques >25 cm Clasificación Granulométrica Para llevar a cabo esta clasificación primero se debe pasar una muestra por una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices y se desensamblan, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices. Por medio de un análisis granulométrico se determinan las proporciones relativas de los diferentes de granos presentes en una masa de suelo cualquiera. Para obtener un resultado satisfactorio la muestra tiene que ser estadísticamente representativa de la masa del suelo. Como no es físicamente determinar el tamaño real de cada partícula independiente del suelo, en la
práctica del laboratorio solamente se agrupo los materiales por rangos de tamaño. Para lograr esto se tuvo la cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla posee diámetros ligeramente menores al anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pasada a través de los tamices. Es apreciable que le material retenido de esta forma en cualquier tamiz consiste de partículas de muchos tamaños todos los cuales son menores al tamaño de la malla atreves de cual toda la muestra paso pero mayores que el tamaño de la malla del tamiz en el cual el suelo fue retenido.
4.3. MATERIALES Y EQUIPOS Balanza Tamices Nº (10, 40, 200, Base) Arcilla Agua Horno Recipiente de aluminio
Horno
Tamiz
Balanza
4.4. PROCEDIMIENTO
Se selecciona cierta cantidad de muestra en este caso fue arcilla, esta muestra se deposita en un recipiente de aluminio, se pesa después fue puesta en el horno para realizar el secado. Es dejada en el horno 24 horas, después que haya pasado el tiempo la muestra es triturada hasta volverla polvo, se pasa por el tamiz 200, lo que queda en el tamiz retenido es lavado manipulando ligeramente la mano para facilitar el proceso de lavado hasta que el agua que pasa por el tamiz sea clara. Una vez más es puesta en el horno otras 24 horas. Nuevamente cuando haya terminado el tiempo se pesan los tamices a utilizar en la experiencia, son los tamices 4, 10, 40, 200, Base. La muestra es pasada por estos tamices, en donde las partículas solidas retenidas en cada tamiz es pesado. En donde la suma de todas las muestras en los tamices debe dar el total de la muestra inicial
4.5. CÁLCULOS Datos Iniciales W recipiente: W recipiente y muestra: W muestra:
84,6
gr
556,7
gr
472,1
gr
88,4
gr
190
gr
101,6
gr
Después de sacarla del horno W recipiente: W recipiente y arena: W arena:
𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 = 𝑊𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 + 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 − (𝑊 𝑇𝑎𝑚𝑖𝑧 ) % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =
(100 ∗ 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎) 𝑊𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 + 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
% ret. Acu.n i = % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 % ret. Acu.n i +1 ⃗⃗n = % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑛−1 − % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 f
% 𝑞𝑢𝑒 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑛 𝑖 =
% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 − % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑛 𝑖
% 𝑞𝑢𝑒 𝑃𝑎𝑠𝑎n i +1 ⃗⃗n = % 𝑞𝑢𝑒 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑛 −1 − % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑛 f
4.6 TABLA DE CLASIFICACIÓN W Tamiz Tamiz # (gr) 10 599 40 318 200 299 Base 277
600,050 348,940 365,600 280,020
W Arena (gr) 1,050 30,940 66,600 3,020
Ʃ Ws
101,61
Abertura Tamiz + (mm) Arena (gr) 1,600 0,425 0,075 0,00
% rete.
% ret. Acu.
% que Pasa
1,033 30,450 65,545 2,972
1,033 31,483 97,028 100
98,967 68,517 2,972 0,00
100
4.6. GRAFICA GRANULOMÉTRICA
% que Pasa Vs Abertura Tamiz 100,000
1,600; 98,967
90,000 80,000
0,425; 68,517
60,000 50,000 40,000
Series1
30,000 20,000 10,000 0,125
0,250
1,000
0,500
Abertura Tamiz
0,063
0,075; 2,972
0,000 2,000
% que Pasa
70,000
5. CONCLUSIÓN Del ensayo de humedad se puede concluir que la humedad natural es la cantidad de agua presente en un suelo, la muestra de suelo ensayada posee un contenido de humedad del 28%, lo que nos lleva a decir que este suelo la mayor parte de su contenido es solido y solo un poco mas de la cuarta parte es agua. Con la realización del ensayo de gravedad especifica podemos decir que se cumplieron los objetivos plasmado en esta experimentación, ya que después de unos procesos, de tomar muchas medidas y recopilar varios datos se llego a lo esperado que era determinar la gravedad específica o peso especifico relativo que fue de 2,61, podemos decir que un resultados bueno ya que según el libro mecánica de suelo de Juárez Badillo dice que el peso especifico oscila entre 2,60 a 2,90. Podemos decir que el proceso para determinar la gravedad especifica que esta bien explicado en el procedimiento de esa experimentación se realizo de una forma correcta porque el resultado obtenido fue exitoso. Podemos decir que la clave de la experimentación fue a la hora de frotar el picnómetro para sacar el aire a la solución de agua y arcilla. También podemos decir que en todo el proceso de la experimentación sino se calibra constantemente la balanza utilizada para medir cada peso deseado o necesario, os resultados pueden ser completamente errados, lo importante es tener en perfecto estado todos y cada uno de los materiales y equipos a utilizar. También cabe resaltar que en el proceso de triturar la muestra sacada del horno, entre mas se tritura a la hora de saturarla, mejor será la saturación de la muestra. Para finalizar podemos decir que todos y cada uno de lo procesos en la experimentación con muy importante porque un mal proceso puede que la experimentación se todo un fracaso. Después de realizada la experiencia de peso unitario, podemos afirmar que se determino el peso unitario de la muestra de arcilla, puesto que se manejaron todas las pautas y cuidados necesarios para llevar a cabo una correcta experimentación. El peso unitario fue de 2.53 gr/cm³, lo que nos dice que en nuestro suelo, por cada centímetro cubico de arcilla, hay 2.53 gr arcilla; también podemos hacer una comparación, ya que la densidad de el agua es aproximadamente de 1gr/cm³, afirmamos que nuestro suelo es 2.5 veces mas pesado que el agua, lo que nos dice que nuestro suelo es de alta consistencia.
Al terminar los cálculos del ensayo del tamizado hemos podido inferir conclusiones acerca de la distribución y clasificación de la muestra, como: El 65,54 % de la muestra, es Arena Fina, este porcentaje quedo retenido el tamiz numero 200. El 30,45 % de la muestra es Arena Media, comparando la abertura del tamiz utilizado, en este caso el tamiz numero 40 con la tabla anteriormente expuesta. El 2,94 % de la muestra se considera Arcilla y/o Limo, ya este fue el porcentaje que quedo en la base o fondo El 1,03 % de la muestra es considerada Arena gruesa, comparando la abertura del tamiz utilizado, en este caso el tamiz número 10 con la tabla anteriormente expuesta. Luego de determinar los porcentajes de muestra que pasan por los tamices y ya conociendo las aberturas de estos, pudimos establecer una relación grafica de estos dos, y concluyendo de la grafica nos dice la forma en que varia el porcentaje de muestra que pasa dependiendo de la abertura del tamiz con el que se trabaje
BIBLIOGRAFÍA
mecánica de suelo, EULALIO JUAREZ BADILLO, ALFONSO RICO RRODRIGUESZ, tercera edición, EDITORIAL LIMUSA.
Bowles, Manual de laboratorio de Suelos para Ingeniería Civil
