SUELOS EXPANSIVOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

Laboratorio Nº2

Suelos E!pansi"os C&rs$: Mecánica de suelos aplicado a

Cimenaciones 'r$(es$r:

Integrantes: MENDEZ CHUMBES, Amy 20121145D VENER CARRASC, !a"#$ 2012450%H

#

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ÍNDICE I.

Introducción$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

%$II. Objetivos$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$% III. Fundamento Teórico$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$& 4.1

Arcillas Expansivas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$&

4.2

Reconocimiento de una Arcilla Expansiva$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$&

I-.

4.2.1

Anlisis !ineraló"ico#$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$&

4.2.2

!$todo de los %ndices#$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$'

4.2.&

'RE(IO) *E +I),+A!IE)TO$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(

*E(,RI',IO) *E E)(A/O $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(

-. E)(A/O E0'A)(I) IRE $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$# -I.

E)(A/O *E E0'A)(I) ,O)TROA*A$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$#

-II.

,O),3(IO)E($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$#

-III. RE,O!E)*A,IO)E($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$#

LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

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SEGUNDO LABORATORIO:

SUELOS EXPANSIVOS I.

INTRODUCCIÓN

3n "ran porcentaje de las obras Ejecutadas por los In"enieros civiles reuieren de una cimentación las mismas ue siempre se constru5en sobre el suelo6 el cual es un componente ue posee una presión de expansión6 as% como tambi$n al entrar en contacto con el a"ua presenta una expansión libre. Estas dos propiedades del suelo estn directamente in7luenciadas por la 8umedad inicial del suelo6 as% como tambi$n la saturación inicial del mismo. El ensa5o denominado de 9expansión libre: consiste en la 8umectación del suelo permitiendo la expansión vertical de la probeta en la c$lula edom$trica ;recordemos ue el con7inamiento lateral de la misma impide de7ormaciones 8ori
II. OBJETIVOS El laboratorio de suelos expansivos est basado en el estudio de suelos expansivos6 el cual ocurre en suelos ue poseen compuestos con material 7ino ;limo 5 arcilla6 presentndose los casos ms 7recuentes en este >ltimo=. As% se buscar determinar los si"uientes parmetros# 



Estudiar el comportamiento de suelos vulnerables al a"ua6 en este caso se tratar una arcilla de alta plasticidad. ,onocer los principales ensa5os 5 m$todos empleados en la determinación del %ndice de expansión 5 compactación.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO 3.1 ARCILLAS EXPANSIVAS (on todas auellas arcillas ue tienen la capacidad de incluir a"ua en su estructura de lminas lo cual "enera un ensanc8amiento o expansión de la estructura cristalina ori"inal ue puede lle"ar a producir problemas en las 7undaciones de edi7icios6 casas 5 carreteras. as arcillas expansivas pertenecen al "rupo mineraló"ico de los silicatos 5 en 7unción de la LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

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distribución de los tetraedros de 4? (iO4 se clasi7ican sistemticamente dentro de los 7ilosilicatos o silicatos laminares6 siendo las del "rupo de las esmectitas las ue tienen ma5or expansividad. A "randes ras"os 5 en 7unción del tipo de arcilla6 entre lmina 5 lmina se empla
3.2 RECONOCIMIENTO DE UNA ARCILLA EXPANSIVA 3n suelo expansivo6 implica no solamente la tendencia a aumentar de volumen cuando aumenta el contenido de a"ua6 sino tambi$n la disminución de volumen o contracción si el a"ua se va perdiendo. 3na manera de poder observar si un suelo tiene potencial de 8inc8amiento o si presenta expansividad es mediante las si"uientes metodolo"%as#

3.2.1 Anál!! Mn"#$l%&'(: Es determinar las propiedades bsicas de las arcillas6 mediante t$cnicas adecuadas de laboratorio6 los minerales ue con7orman la arcilla se pueden evaluar cuantitativamente. Montmorillonita

Est denotada por la 7ormula Beneral# ;)a6 ,a= C6& ;Al6 !"=2 (i4 O1C ;O+=2 Dn+2O a !ontmorillonita es un 7ilosilicato del "rupo de las esmectitas. Este mineral tiene las si"uientes caracter%sticas# 

Es mu5 expansiva6 de alta plasticidad 5 de mu5 baja permeabilidad. Tiene un alto intercambio catiónico de 1C m.e..  (e">n el ensa5o de Emersson es la de ma5or dispersión en a"ua.  (i presenta e7ervescencia con ataue cido indica ue es !ontmorillonita clcica o ma"n$sica. LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

#




as unidades estn enla
3.2.2 M)*(+( +" l(! ,n+'"!: os ensa5os de propiedades %ndices del suelo pueden ser usados para la evaluación del potencial de 8inc8amiento de los suelos expansivos. Estos ensa5os son 7ciles de reali
%mite l%uido ;=. %mite plstico ;'=. %mite de contracción ;,=.

3.2.2.1Holtz y Gibbs (1956)

+olt< 5 Bibbs demostraron ue el %ndice plstico 5 el l%mite l%uido son %ndices >tiles para determinar las caracter%sticas de expansión de las arcillas.El "rado de peli"rosidad ue o7recen las arcillas 8a sido correlacionado por +olt< 5 Bibbs en 1H4 por medio de su l%mite de contracción se">n el cuadro6 ue durante un tiempo 7ue mu5 usada.

L,-*" +" '(n*#$' '%n 1C 1C J 12 K12

P"l&#( +" n'$- "n*( ,ritico !ar"inal )o critico

3.2.2.2Seed, Woodward y !nd"ren#

,onsiderando ue el potencial de 8inc8amiento est de7inido como el porcentaje de 8inc8amiento de una muestra con7inada lateralmente6 la cual 8a sido 8umedecida bajo una car"a de 1.C lbLpul2 despu$s de ser compactada a la mxima densidad seca 5 al óptimo contenido de 8umedad6 si"uiendo la )orma del ensa5o 'roctor !odi7icado A(T!*1. Estos autores establecieron la si"uiente relación# S =60∗ K ∗ I ∗ P

2.44

*onde# S : potencial de hinchamiento IP : indice plastico 5

k :3.6∗10 ( constante)

3na relación entre el potencial de 8inc8amiento de las arcillas 5 el %ndice de plasticidad es como la ue se presenta# LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

#


L,-*" +" /l$!*'+$+ 0 C  1 1C  & 2C   

P(*"n'$l +" n'$-"n *( ajo !edio Alto !u5 alto

(e">n este cuadro se observa ue a ma5or %ndice de plasticidad se mani7iesta ma5or 8inc8amiento. 3.2.2.3$an"anat%an y Stayanarayana#

En 1HM6 dan una tabla para reconocer la potencialidad de la expansión6 dando un nuevo %ndice de contracciónN en donde este %ndice de contracción es obtenido como la variación del contenido de 8umedad correspondiente al l%mite l%uido 5 al l%mite de contracción se">n la si"uiente expresión# I,  J , *onde# I,# %ndice de contracción. # limite l%uido. ,# l%mite de contracción %mite de ,ontracción P C  2C 2C  &C &C  MC KMC

'otencial de 8inc8amiento ajo !edio Alto !u5 alto

3.2.2.&G.'. Sowers#

En 1HM16 propuso una correlación basndose en las propiedades %ndices de los suelos susceptibles a cambios de volumen.

LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

#


'i"ra 1. ,riterio de peli"rosidad a partir

de la expansión. ;Oteo6 1HQM=

3.2.3 P#"!%n +" n'$-"n*( 3.2.3.1aid y *omorni+ (1969)#

'ropuso una ecuación ue se utili
*onde# PS : presi ó n de hinchamiento ( kg / cm ¿ : limiteliquido ()

2

)

2

γ d : Peso volumetrico seco ( ton / m ) W o : Humedad naturalen porcentaje

3.2.3.2i-ayer"ia y G%azzaly#

-ija5ver"iva 5 B8a<
1 ( 0.65∗¿+ 62.5∗γ d−139.5 ) 19.5

IV. DESCRIPCIÓN

LA)ORATORIO N*%

DEL ENSAO

%+,(-I

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V.

ENSAO

VI. ENSAO

DE EXPANSIÓN LIBRE

DE EXPANSIÓN CONTROLADA

VII.CONCLUSIONES /0ansin !ibre -

-

El mximo porcentaje de expansión obtenido en los clculos es del &4.4HP lo ue nos indica ue la muestra ensa5ada tiene un alto potencial de expación. *ebido a ue la 8umedad aumento antes 5 despu$s del ensa5o se produjo este 8inc8amiento en la muestra. Al tener en cuenta ue el material utili
resin de /0ansin -

'ara la elaboración de este ensa5o se reuirió de un tiempo considerable lo cual implica tiempo de espera para los resultados 5 por ende tiene un costo económico por la inactividad laboral.

erii4a4in del iseo de a0ata -

El suelo expansivo en el problema puede soportar la car"a del edi7icio 5 la car"a de expansión por eso es 7actible la obra con esas dimensiones.

VIII.

BIBLIOGRAFÍA

S1 +ernnde< Rosales !arco6 9E(T3*IO BEOBI,O / RE,O)O,I!IE)TO *E AR,IA( E0'A)(I-A( E) (3EO( *E 3)A UO)A A (3R *E!ARA,A/6 E(TA*O ARAB3A:6 3niversidad ,entral de -ene
LA)ORATORIO N*%

%+,(-I

SUELOS EXPANSIVOS

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