Equivalente de Arena y Gravedad Específica de Suelos

ÍNDICE INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................................

2

OBJETIVOS ......................................................................................................................................

3

General...........................................................................................................................................

3

Específicos ....................................................................................................................................

3

MARCO TEÓRICO...........................................................................................................................

4

GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS: ...................................................................... 4 EQUIVALENTE DE ARENA .......................................................................................................

7

EQUIPO UTILIZADO .......................................................................................................................

9

EQUIPO PARA ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA ..................................................... 9 EQUIPO PARA ENSAYO DE EQUIVALENTE DE ARENA ................................................ 11 DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO ....................................................................................................

14

Gravedad especifica de los suelos .......................................................................................... 14 Equivalente de arena .................................................................................................................

14

MEMORIA DE CÁLCULO .............................................................................................................

16

CÁLCULOS .....................................................................................................................................

18

CONCLUSIONES ...........................................................................................................................

21

EGRAFÍA .........................................................................................................................................

22

ANEXOS ..........................................................................................................................................

23

1

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INTRODUCCIÓN La gravedad específica de un suelo se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 °C. El término equivalente de arena expresa el concepto que la mayoría de suelos granulares y agregado fino son mezclas deseables de partículas gruesas, arena y generalmente no deseables arcillas, finos plásticos y polvo. Dado estos dos conceptos el siguiente informe o ensayo está compuesto sobre el cálculo de la gravedad específica y la equivalencia de arena para una muestra de suelo a estudiar. Para la determinación de la gravedad especifica se utilizó el ensayo Normados AASHTO T100-06 Y ASTM D854-07 de los cuales se describe el procedimiento en la sección de descripción del ensayo y la utilidad de conocer la gravedad especifica de la muestra de suelo es para determinar qué tipo de suelo y determinar su uso en este caso se llegó a determinar que el suelo ensayado es una arcilla de origen volcánica debido a que presenta un gravedad especifica de 2.22 y dado el rango según su clasificación que es de 2.20 a 2.50 así mismo se considera un suelo ligero debido a que su peso es menor a 2.5 su gravedad. Para la determinación del equivalente de área se utilizó el ensayo de la Normas AASHTO T178-02 Y ASTM D2419-95 de igual manera en la sección de descripción del ensayo se muestra el procedimiento utilizado, este ensayo se utilizó para conocer el porcentaje relativo de finos plásticos que contiene la muestra del suelo ensayado. Dado a la datos obtenido se determinó que el suelo ensayado posee un porcentaje de equivalente de arena de 56.67% siendo un suelo apto para utilizarse para base de carreteras y es un suelo apto para carretera.











OBJETIVOS General 

Analizar una muestra de suelos con ensayos de Equivalente de Arena y Gravedad Específica.

Específicos 1. Determinar el porcentaje relativo de granos finos y plásticos que contiene la muestra de suelo 2. Determinar la gravedad especifica de la muestra de suelo realizando la corrección mediante la temperatura.











MARCO TEÓRICO GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS: Las normas utilizadas en este ensayo son: AASHTO T100-06: Standard

Method of Test for Specific Gravity of Soils y la ASTM D854-07: Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer . La gravedad específica de un suelo (Gs) se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a cuatro grados Celsius. Así, se consideran solamente los granos del suelo. La forma de calcular Gs, difiere según el tipo de suelo analizado y el tamaño de sus articulas. Para suelos que contienen partículas mayores que el tamiz de 5mm. (Malla N°4 ASTM), el método recomendado a seguir es el C-127 ASTM, llamado gravedad específica y absorción de agregados gruesos. Si el suelo se compone de partículas mayores y menores que 5 mm. La muestra se separa en el tamiz, determinando el porcentaje en masa seca de ambas fracciones y se ensayan por separado con el método correspondiente. Los procedimientos para suelos que pasen bajo la malla N°4, se diferencian solo si se trata de suelos cohesivos o no. El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de varios de un suelo, es utilizada en el análisis hidrométrico y sirve para graficar la recta de saturación máxima en el ensayo de compactación proctor. La densidad de los sólidos se obtiene en la práctica como la relación entre el peso de los sólidos y el volumen de agua que desalojan a la temperatura ambiente. Al valor obtenido se le hace una corrección por temperatura. Las partículas gruesas contienen, generalmente, aire entrampado en poros impermeables que solo podría eliminarse rompiendo las partículas que se usen en la determinación de a densidad de suelos no deben ser molidas o rotas.











Imagen 1 – Tipo de suelo dependiendo su valor de gravedad específica Fuente: https://es.slideshare.net/brumelchuquillanqui/gravedad-especifica-de-lossolidos

El recipiente de volumen conocido es el matraz volumétrico el cual mide un volumen patrón de agua destilada a 20 oC. A temperaturas mayores, el volumen será ligeramente mayor; a temperaturas menores de 20 oC el volumen será ligeramente menor. Como el cambio sufrido en el volumen es pequeño para desviaciones de temperaturas pequeñas es posible aplicar una corrección aproximada de temperatura para desviaciones pequeñas de temperatura en los cálculos del ensayo, que permita una aproximación satisfactoria. A menudo para este experimento se utiliza agua común en lugar de agua destilada; el error, también en este caso, es bastante pequeño. Es posible determinar el error introducido al usar agua común, de la siguiente forma:













Si se resta este dato el peso del matraz volumétrico vacío, es posible determinar la densidad del agua común y compararla con la densidad del agua destilada a la temperatura adecuada en tablas.

Nótese que si la temperatura no es exactamente 20 oC es necesario para determinar el volumen del matraz recurrir a una calibración como la que se ha sugerido. Generalmente, si el error de densidad es menor que 0.001, puede ser despreciado.

Imagen 2 – Densidad de agua y factor de corrección para varias temperaturas Fuente: https://es.slideshare.net/guest7fb308/determinacin-de-la-gravedadespecfica-de-partculas-slidas-1622047

La fuente de error más considerable en la determinación experimental de la gravedad específica no es la temperatura, ni la utilización de agua común, la













volumen de aire produce una disminución en el peso bastante grande, lo cual da un menor valor de Gs (gravedad específica).

EQUIVALENTE DE ARENA El peso específico relativo de una sustancia es la razón de su peso al peso de igual volumen de agua. El peso específico relativo de una masa de suelo o roca (que incluye aire, agua y sólidos) se denomina peso de la masa o peso específico aparente. El peso específico relativo de las rocas se puede expresar de dos maneras: incluyendo los poros aislados y cualquier gas o líquido que los lleve, o el peso específico relativo de la materia sólida solamente. Por conveniencia usual el efecto de los poros aislados en el peso específico de las rocas no se tomará en cuenta. Este ensayo produce como resultado un valor empírico de la cantidad relativa, finura y carácter del material arcilloso presente en la muestra de suelo o agregado fino; también permite determinar rápidamente, en el campo, variaciones de calidad de los agregados durante la producción o la colocación. La prueba equivalente de arena se debe hacer con materiales de agregado gradado que pasen el tamiz de 4.75 mm (No.4). Todos los terrones de suelo de grano fino se deben pulverizar para que pasen el tamiz de 4.75 mm y todos los finos adheridos a las partículas retenidas en dicho tamiz deben ser limpiados y añadidos al material que lo pasa.











prueba de equivalente de arena tiene como objetivo principal el determinar la calidad que tiene un suelo que se va emplear en las capas de un pavimento, esta calidad es desde el punto de vista de su contenido de finos indeseables de naturaleza plástica. Este método cuantifica el volumen total de material no plástico deseable en la muestra, fracción gruesa, denominando su proporción volumétrica como equivalente de arena. Debido a que una buena cimentación de un camino necesita la menor cantidad de finos posible, sobre todo de arcillas, que son los materiales que en contacto con el agua causan un gran daño al pavimento.











EQUIPO UTILIZADO EQUIPO PARA ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA Instrumento Descripción grafica

Matraz volumétrico, preferiblemente de 250 ó 500 cm3 Fuente: Fotografía tomada en el Laboratorio de Mecánica de Suelos USAC

Balanza de precisión de 0.1 g Fuente: Fotografía tomada en el Laboratorio de Mecánica de Suelos USAC











Agua desmineraliza desmineralizada da Fuente: Fotografía tomada en el Laboratorio de Mecánica de Suelos USAC

Termómetro de Mercurio. Fuente : https://blogs.20minutos.es/yaestaellistoq uetodolosabe/el-origen-de-lostermometros-de-mercurio/

Tamiz no 10 Fuente: Fotografía tomada en el











EQUIPO PARA ENSAYO DE EQUIVALENTE DE ARENA Instrumento

Probeta de 17 plg., graduada hasta los 15 y con divisiones a cada 1/10 plg. Con diámetro de 1 1⁄4 plg.

Fuente: http://www.educando.edu.do/articulos/estudiante/usode-los-instrumentos-de-medidas-en-el-laboratorio/

Un tarro metálico de 88 cm3 (3 onzas) de capacidad. Fuente: Fotografía tomada en el Laboratorio de Mecánica de Suelos USAC

Descripción grafica













Pié, consiste en una varilla de acero, delgada, de 18 plg. (45.72 cm) de largo, que tiene en su parte superior un contrapeso que brinda al conjunto un peso total de 1 kg y en la parte inferior un pequeño cono que se asienta sobre el material depositado en el fondo de la probeta; tiene también una pequeña roldana movible a lo largo de la varilla, esta roldana tiene un diámetro exterior igual al diámetro interior de la probeta. Fuente: Sketchup

Un embudo de boca ancha de 4 plg, para colocar el material dentro de la probeta. Fuente: http://mercalab.com/cerveceros/-otros-











Solución básica de Stock (Cloruro de calcio mezclado con formaldehido y glicerina). Un cronómetro o reloj exacto que marque segundos Fuente: http://mercalab.com/cerveceros/preparacion/96-cronometro-sencillo-de-tres-botonesde-24-hrs-exactitud-01-c de-24-hrs-exactitud-01-con-certificad on-certificado-controlo-controlcompany.html?search_query=cronometro&results=2











DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO Gravedad especifica de los suelos 

Se pesa entre 100 100 y 200 g de suelo secado al aire en un recipiente evaporador. Según la norma ASTM sugiere 12 horas para muestras secadas al horno, con una muestra pasada por el tamiz # 10.



Se toma toma el peso de los matraces vacíos, y se apuntan estos pesos.



Se agrega suelo tamizado a los matraces.



Se toma el peso del matraz más el suelo.



Se agrega agua destilada al material.



Se desaíra el material para reducir los vacíos vacíos (quitar aire y reducir vacíos).



Una vez desairado la muestra, se agrega nuevamente agua hasta la marca indicada y tomar el peso.



Se limpia el matraz, se agrega agua destilada hasta la marca indicada y se pesa nuevamente esta muestra.













Se retira del agitador y se coloca debajo del gabinete para agregarle solución de trabajo hasta la marca final (38 cm. ó 15"). Este proceso de inicio debe darse un picado con la varilla por la que fluye la solución para que tiendan a subir las partículas finas y no queden atrapadas debajo de la arena, después de esto sé va subiendo lentamente el tubo regador y se ira lavando las paredes de la probeta bajándose nuevamente el tubo provocándole a la muestra una turbulencia con el mismo cuando se llega a la marca final se cierra la manguera del irrigador y esta solución se deja en reposo durante 20 min.



Después de este tiempo se lee directamente en la probeta la altura a la que se encuentra los finos a este valor le llamaremos. Lectura de finos.



Después de esto y ayudados con el pisón introducirlo lentamente para evitar turbulencias cuando ya no baje más se le dará un pequeño giro sin aplicar presiones y ayudados con la marca del pison tomaremos la altura a la que se encuentra la arena a esto le llamaremos lectura aparente de arena.











MEMORIA DE CÁLCULO Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Civil Área: Materiales de Construcción Laboratorio de Mecánica de Suelos Ensayo: Gravedad Especifica y Equivalente de Arena

Grupo No.

2C

Laboratorio de Mecánica de Suelos ___ Suelos ___ Fecha: __ 22/Agosto/2017 _ 22/Agosto/2017 _ Interesado: __ Laboratorio Grupo 2C __________________ Operador: ________ Grupo

EQUIVALENTE DE ARENA:   :

   3.40"  3.80" ∗ 100 =    6.00"  6.70"













=

     =

  ° 

=

 ∗=  +  − 











CÁLCULOS El cálculo de la gravedad específica del suelo (Gs) se ve afectada por la temperatura del agua con la que se trabaja, para ello se tiene un factor de corrección , el cual se determina de la siguiente manera:

Ecuación 2 =

Dónde:

  ° 











Para la determinación de equivalente de finos (siendo este un porcentaje se determina de la siguiente manera:

Ecuación 3   :

   ∗ 100   

Dónde: Las lecturas tanto de arenas como finos están en pulgadas. Siendo el equivalente de arenas para una de las probetas es de:











RESULTADOS

Factor de Corrección 1

0.9991

Factor de Corrección 2

0.9993

Gravedad Específica 1

2.22

Gravedad Específica 2

2.21

Tabla 1-Factores de Corrección y Gravedad Específica para cada matraz











CONCLUSIONES





Mediante métodos no estandarizados se pudo determinar en distintas muestras de suelo, el tipo que estos testigos representaban, repr esentaban, estos métodos que se utilizaron son más bien para una suposición del suelo que se está trabajando en una zona determinada. Se pudo conocer la forma en cómo se puede obtener muestras representativas de un suelo, este para posteriormente ser sometido a ensayos pertinentes para poder conocer propiedades mecánicas del













EGRAFÍA











ANEXOS Obtención de muestra de Suelo y Ubicación











Equivalente de Arena y Gravedad Específica de Suelos

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