Informe Limites de Contraccion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

MTC E 112 DETERMINACION DE LOS FACTORES DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS” “

CURSO: Mecánica de Suelos II

Estudiantes:     

Grados Palacios Juan Diego Gómez Paredes Littman Luján Ramírez Douglas Valdiviezo Carhuatanta César Augusto Mantilla Roldan Romario Turno 9:00-11:30 am Grupo 04

Docente: Dr. Alvarado Quintana Hernán Martín

TRUJILLO – PERÚ 28 de Octubre-2017 i

I. Índice

Contenido I.

Índice ...................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ ii

II. RESUMEN ........................................................................................... ................................................................................................................................ ..................................... 1 III.

OBJETIVOS ............................................................................................................. ......................................................................................................................... ............ 1

a. Objetivo principal .............................................................................................................. .............................................................................................................. 1 b. Objetivo secundario .......................................................................................................... .......................................................................................................... 1 IV.

FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................................ ................................................................................................ .... 1

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL...................................................................... .................................................................................. ............ 5 VI.

ETAPAS DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ..................................................... ..................................................... 7

VII.

ESQUEMA EXPERIMENTAL ............................................................................................ ............................................................................................ 8

VIII.

EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES........................................................... 9

Tabla 1. Equipos, instrumentos y materiales .................................................................... ...................................................................... 9 IX.

DATOS Y RESULTADOS ................................................................................................. ................................................................................................. 10

1. Datos experimentales.................................................................. experimentales..................................................................................................... ................................... 10 Tabla 2. Masas del ensayo ...................................................................................................... ...................................................................................................... 10 2. Resultados .................................................................................................. .......................................................................................................................... ........................ 10 Tabla 3. Masas y Volúmenes .................................................................................................. .................................................................................................. 10 Tabla 4. Contenido Cont enido inicial de agua y factores fac tores de contracción ..................................... ..................................... 11 X. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................................... ....................................................................... 11 1. Conclusiones ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 11 2. Recomendaciones ............................................................................................................ ............................................................................................................ 12 XI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 12

XII. ANEXOS .................................................................... ............................................................................................................................. ......................................................... 13

ii

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II

II. RESUMEN El presente informe tuvo como finalidad determinar los factores de contracción de un suelo por el método del mercurio. Se utilizó la norma MTC E 112-2000, donde se encuentra detallado el procedimiento para hallar el límite de contracción y la relación de contracción. Se cuarteo la muestra según indica la norma MTC E 105, posteriormente se tamizo la muestra cuarteada por el tamiz N° 40 (425µm); tomándose 150g aproximadamente se realizó el ensayo

según norma obteniéndose los factores de

contracción del suelo. Los factores de contracción que se obtuvieron del suelo fueron: 19.21 de límite de contracción y 1.70 de relación de contracción.

III.OBJETIVOS a. Objetivo principal 

Establecer procedimientos para determinar los factores de contracción de un suelo a través del método del mercurio.

b. Objetivo secundario 

 

Determinar el contenido inicial de agua según la norma MTC E 112 2000. Determinar el límite de contracción según la norma MTC E 112 -2000. Determinar relación de contracción según la norma MTC E 112 -2000.

IV.FUNDAMENTO TEÓRICO 4.1. TEXTURA DEL SUELO: La textura indica el contenido relativo de partículas de diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla, en el suelo. La textura tiene que ver con la facilidad con que se puede trabajar el suelo, la cantidad de agua y aire que retiene y la velocidad con que el agua penetra en el suelo y lo atraviesa. Para conocer la textura de una muestra de suelo, separe primero la tierra fina*, todas las partículas de menos de 2 mm, de las partículas mayores como la grava y las piedras. La tierra fina es una mezcla de arena, limo y arcilla.

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Figura 1. Clasificación del suelo según su textura

4.2. LIMITES DE ATTERBEG: Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos, aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916). Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco, va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico y, UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO – LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II

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finalmente, líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites:

Límite líquido: cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado líquido. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande. Límite plástico: cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado plástico. Límite de retracción o contracción: cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estado sólido y se contrae al perder humedad. Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices:

Índice de plasticidad: Ip ó IP = wl - wp Índice de fluidez: If = Pendiente de la curva de fluidez Índice de tenacidad: It = Ip/If Índice de liquidez (IL ó IL), también conocida como relación humedad-plasticidad (B): IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp) (Wn = humedad natural)    

4.3. LIMITES DE CONTRACCION: Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Los cambios en el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad correspondiente al límite de contracción.  =  −

( − 0)ρw ∗ 100 0

Fórmula para calcular el límite de contracción

SL=límite de contracción (%) W=contenido inicial de agua V= volumen del suelo húmedo V0=volumen del suelo seco Mo=masa del suelo seco ρw= densidad del agua (1.0g/cm3)


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4.4. LIMITE DE CONTRACCION SEGÚN ASTM D-427 Una muestra de suelo secada lentamente (sometida a desecación), formara un menisco capilar entre los granos individuales del suelo. Como resultado, los esfuerzos entre los granos (esfuerzos efectivos o intergranulares) aumentaran y el suelo disminuirá de volumen. A medida que la contracción continua, el menisco se hace más pequeño y los esfuerzos capilares se incrementan, lo cual reduce aún más el volumen. Se llega hasta un punto donde no hay mayor reducción del volumen, pero el grado de saturación es esencialmente 100 %. El contenido de agua al cual esto ocurre se define como límite de contracción. En este punto, el menisco capilar comienza a retraerse bajo la superficie cambia de uno resplandeciente a una apariencia uniforme (el mismo efecto se observa cuando un suelo dilatante se retrae bajo la superficie, que adquiere apariencia uniforme (parda) debido a la reflectividad en los cambios en superficie). También puede decirse que el límite de contracción es el menor contenido de humedad al que una muestra de suelo no reducirá volumen con posterior secado.

4.5. INDICE DE CONTRACCION: El índice de contracción es un parámetro utilizado como indicador del cambio de volumen respecto al cambio del contenido de humedad, determinado en base al ensayo del límite de contracción, este índice será:

Dónde: IC = Índice de contracción del suelo. Ms = Peso del suelo seco. Vf = Volumen final del suelo luego de ser secado.

Figura 2. Sensibilidad de arcilla respecto al L.C.


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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 









La muestra se colocará y mezclará completamente con agua destilada en la vasija de evaporación de 115 mm de diámetro (4 1/2"), en forma suficiente para llenar completamente los vacíos del suelo y para hacerla lo suficientemente pastosa, de manera que sea fácilmente trabajable en la cápsula, evitando la formación de burbujas de aire. Para suelos friables, la cantidad de agua requerida para llegar a la consistencia deseada es igual o ligeramente mayor que el límite líquido; y para suelos plásticos, la cantidad de agua puede exceder en un 10% el límite líquido. El interior de la cápsula para contracción se revestirá con una capa delgada de vaselina, o cualquier grasa pesada, para evitar la adhesión del suelo al recipiente. Una cantidad de suelo húmedo igual o cercano a la tercera parte del volumen del recipiente de contracción será colocado en el centro de éste y se forzará a que fluya hacia los bordes siendo golpeado suavemente sobre una superficie firme, acolchonada por varias hojas de papel secante o un material similar. Una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera porción, será agregada y el recipiente será golpeado hasta que el suelo esté completamente compactado y todo el aire incluido haya sido expulsado. Se agregará más suelo y se continuarán los golpes del recipiente hasta que éste se llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se quitará con la regla metálica y el suelo adherido a la superficie externa del recipiente se limpiará. Cuando se haya llenado el recipiente, se enrasa, se limpia y se pesa inmediatamente, se anota como peso del recipiente y del suelo húmedo (W1). Se dejará secar la masa de suelo en el aire, a temperatura ambiente, hasta que el color de la misma cambie de oscuro a claro. Luego ésta será secada en el horno a temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F), hasta alcanzar peso constante; se pesará anotándose como peso del recipiente y del suelo seco (W2). Muestras que contengan materia orgánica o cuya constitución pueda alterarse a la temperatura especificada, se secarán a 60 °C (140 °F).

Esto es lo que dice la norma MTC E 112 y se realizó antes con la finalidad de no perder tiempo en el laboratorio.


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Figura 3. Muestra del suelo que se empleara en el método del mercurio Fuente: propia 

La capacidad del recipiente de contracción, se determinará llenando el recipiente con mercurio eliminando el exceso, haciendo presión con la placa de vidrio sobre la parte superior del recipiente, y midiendo el volumen de mercurio retenido en este, con la probeta graduada. Se anotará como volumen de la masa de suelo húmedo (V).

Figura 4. Llenado del recipiente con mercurio Fuente: propia

El volumen de la masa de suelo seco será determinado de la siguiente manera:  

El recipiente de vidrio se llenará de mercurio hasta rebosar y el exceso de mercurio deberá removerse. Cualquier porción de mercurio que se derrame, la cual puede quedar adherida a la parte externa del recipiente se limpiará. El recipiente lleno de mercurio se colocará en la vasija de evaporación y la probeta de suelo se colocará sobre la superficie del mercurio. Esta será forzada cuidadosamente para sumergirla en el mercurio por medio de la placa de vidrio con las tres salientes, presionándola firmemente sobre el recipiente.


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




Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo. El volumen de mercurio que ha sido desplazado se medirá en la probeta graduada y se anotará como el volumen de suelo seco (V0). Después de ser limpiado, se pesará el recipiente de contracción y se anotará su peso (W3).

VI. ETAPAS DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Mezcla

Suelo friable + Agua destilada

Consistencia >= LL

Suelo plástico + Agua destilada

Vasija de Evaporación

Agua >= 10%LL

⦰=115mm

Capsula

Engrasa

3 capas- Golpea suavemente cada capa

Llenado

Pesa: húmedo y seco

Llena de mercurio al recipiente de la capsula

Llena mercurio al recipiente de vidrio Introduce la pastilla

Volumen del recipiente Volumen de capsula

Pesa mercurio derramado

Diagrama 1 Ensayo del método de mercurio para contracción. Fuente: propia


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VII.


ESQUEMA EXPERIMENTAL


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VIII.


EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES Equipos Plato de evaporación de porcelana (Fig. 7) Cápsula para contracción (Fig. 6) Placa con 3 patitas para hundir (Fig. 10) Probeta graduada de vidrio (Fig. 7) Recipiente de vidrio (Fig. 9) Tamiz N° 40 (Fig. 11) Embudo (Fig. 14) Instrumentos Balanza 0.1 g precisión (Fig. 12) Materiales Mercurio (Fig. 13) Vaselina (Fig. 8)       



 

Tabla 1. Equipos, instrumentos y materiales

Fig. 6: Cápsula de contracción Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 7: Probeta y plato de evaporación Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 8: Fuente de vidrio y vaselina. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 9: Recipiente de vidrio. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 10: Placa de vidrio. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 11: Tamiz N° 40 Fuente: Propia


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Fig. 12: Balanza. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. 13: Mercurio. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT


Fig. 14: Embudo. Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

IX. DATOS Y RESULTADOS 1. Datos experimentales De los respectivos ensayos tenemos los siguientes datos: Tabla 2. Masas del ensayo Datos Masa MT Mw Md Mercurio en la cápsula +Mt Mercurio de la muestra seca

(g) 2.60 17.64 14.26 111.25 93.16

Para el volumen de suelo seco (V 0), aparte de la masa tomada se registró el volumen determinado en la probeta graduada, como comprobación; se trabajará con las masas y la densidad del mercurio.

2. Resultados 

Cálculos iniciales Se inicia igualando los datos a los símbolos usados en la norma MTC E 112; y en algunos casos se realiza las operaciones respectivas como por ejemplo en los volúmenes. Tabla 3. Masas y Volúmenes Masas

Volúmenes

MT

MW

MD

V

V0

2.60

17.64

14.26

8.02

6.88


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Para la densidad del mercurio se usó este valor: Densidad de masa de mercurio (g/cm3)= 

13.55

Contenido Inicial de agua, límite de contracción y relación de contracción Primero se halló la masa de suelo húmedo inicial y masa de suelo seco. M

15.04

M0

11.66

Con ello se procedió al cálculo de w, SL y R; usando además se usó para ello el valor de la densidad aproximada del agua: ρw (g/cm3)=

1

Obteniendo: Tabla 4. Contenido inicial de agua y factores de contracción W

28.99

SL

19.21

R

1.70

Discusión: 



En este ensayo la muestra de tierra fue proporcionada por el laboratorio, por ende nosotros solo nos limitamos a realizar el ensayo desde el llenado del recipiente de contracción, así que no se podría asegurar que dicha muestra no haya sido alterada o en otro caso haya sido mal elaborada. La muestra de suelo pudo haber tenido burbujas de aire en el interior y también burbujas de aire en el fondo del recipiente al momento de sumergirse en el mercurio estos dos errores podría ocasionarnos unos malos resultados.

X. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Conclusiones 

aaaaaaaaaaaaaaa



aaaaaaaaaaaaa



aaaaaaaa


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2. Recomendaciones 

Las muestras deberán ser muy bien mezcladas con el agua y se debe permitir un período suficiente de curado antes de realizar el ensayo.



Tener cuidado al lubricar la cápsula de contracción, de lo contrario, si el suelo se adhiere a esta, la muestra puede agrietarse durante el secado.



Para prevenir que la muestra de suelo se agriete, debe ser secada muy lentamente, primero en un cuarto húmedo y luego a la temperatura de laboratorio, hasta que ocurra un cambio definido en el color; solamente en este momento se debe colocar en el horno.



Burbujas de aire atrapadas bajo la muestra de suelo en el recipiente de vidrio cuando se sumerja en mercurio.



Tener cuidado al utilizar el mercurio, ya que es una substancia peligrosa que puede causar efectos nocivos en la salud si se inhala por mucho tiempo su vapor, o si se pone en contacto con la piel.

XI.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1)INGENIERIA

CIVIL. Proyectos y apuntes teorico-practicos. (http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/01/contraccion.html)

(2) ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_training/FAO_training/G/x6706s06.htm (3) http://geotecnia-sor.blogspot.pe/2010/11/consistencia-del-suelo-limitesde_8151.htlm

(4) https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmites_de_Atterberg


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XII.


ANEXOS

CÁLCULOS 

Para obtener el V(volumen de la muestra humeda) Peso del mercurio +capsula=111.25g Cápsula =2.60g Densidad del mercurio=13.55 g/cm3 Usando la ecuación

v=



ρ

Reemplazamos v =

(111.25 − 2.6)

13.55

 = 8.02 

Para obtener el V0(volumen de la muestra seca)


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Peso del mercurio derramado =93.16g Densidad del mercurio=13.55 g/cm3 Usando la ecuación

v=



ρ

Reemplazamos vo =

(93.16)

13.55

 = 6.88 



Suelo húmedo inicial  =  −   = 17.64 − 2.60  = . 



Suelo seco  =  −   = 14.26 − 2.60  = . 



Contenido inicial de agua

=

=

( − ) 100 

15.04 − 11.66 100 11.66


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 = 28.99



Límite de contracción

 =  −

( − )ρw 100 

 = 28.99 −

(8.02 − 6.88)x1 100 11.66

 = 19.21



Relación de contracción R

=

=

 ρw

11.66 6.881

 = 1.70

FOTOS


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Fig. Nº15 : peso del muestra seca en la cápsula Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. Nº16 : llenado de mercurio en la cápsula Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. Nº17 : enrase en la cápsula de mercurio Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. Nº18 : peso de la cápsula con mercurio Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO – LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II

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Fig. Nº19 : llenado de mercurio en el recipiente Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. Nº20 : colocación de la muestra en el recipiente de mercurio Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT

Fig. Nº21 : enrase en el frasco de mercurio Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT


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Fig. Nº22 : peso que desplazado después del enrase Fuente: Lab. de Cerámicos y Suelos-UNT


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