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Universidad Autónoma de Querétaro / Facultad de Ingeniería
Miguel Ángel Sandoval Morfin Página 1
Universidad Autónoma de Querétaro
Facultad de Ingeniería
Lab. Geotecnia I
Dr. Omar Chávez Alegría
Práctica 9 “Succión, Método del papel filtro.”
Alumno: Miguel A. Sandoval Morfin
Brigada Jueves 15:00-18:00
Fecha de realización: 22/11/12
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Objetivo: Familiarizarse con el método para determinar la succión de un suelo no
saturado o parcialmente saturado mediante papel filtro, y así poder determinar la
succión de una muestra con la que ya se cuenta en el laboratorio.
Material:
Papel filtro, Schleicher and Shuell no. 589 ó Whatman no. 42.
Contenedor del espécimen con tapa y capacidad de 120 a 240 ml de metal
o vidrio.
Dos contenedores metálicos de aluminio con capacidad de 70 ml.
Hielera para 5 flaneras (30 x 30 x 50 cm).
Báscula con precisión de 0.0001 g para pesar papel.
Báscula con precisión de 0.01 g para pesar flanera y muestra.
Horno de secado.
Bloque metálico de al menos 500 g de masa con superficie plana.
Termómetro con precisión de máximos y mínimos.
2 Pinzas de al menos 110 mm de longitud.
Navaja.
Cinta de aislar.
O-rings para sostener el papel filtro (se pueden obtener de botellas de pet).
Tijeras.
Papel parafilm.
Desecador con gel de sílica o sulfato de calcio anhídrido (diorita)
Guantes de látex.
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Procedimiento.
Nota: Por cuestiones de tiempo algunos pasos en el procedimiento que se
describe a continuación se omitieron lo cual podría modificar los resultados.
Etapa 1. Preparación del papel filtro.
Antes de comenzar con la manipulación del papel filtro la persona que se
encargara de esta tarea debe de colocarse guantes de látex (limpios).
1) Una vez que se tienen colocados los guantes, se deben de recortar con la
ayuda de las tijeras círculos de papel filtro con un diámetro de 5.5cm.
2) Se debe considerar que no se puede utilizar lápiz ni plumones como
herramientas de apoyo para trazar los círculos y mucho menos compas, ya
que los recortes no deben de presentar perforaciones.
3) Los recortes de papel filtro deben de permanecer en el horno a por
norma durante 16horas. (En esta práctica por falta de tiempo no se cumplió
este requerimiento.)
Etapa 2. Calibración del papel filtro.
En una prueba real, seria muy acertado realizar la calibración del papel filtro que
se utilizara mediante ciertos pasos que ayudan a construir su curva de calibración.
Por razones de tiempo no se realizo la calibración del papel filtro y se utilizara un
papel filtro con calibración ya conocida o determinada por el fabricante.
Etapa 3. Determinación de la succión total.
1) Mientras se llenan las flaneras con las muestras de suelo, los papeles filtro
deben de permanecer en un desecador después de haber sido secados en
horno a .
2) Una vez que se ha logrado cortar los ocho círculos de papel filtro
colocaremos fragmentos de nuestras diferentes muestras de suelo (arcilla,
limos, arenas, gravas) en las cuatro flaneras designadas para esta prueba y
previamente etiquetadas.
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3) Las muestras de arcillas, limos, arenas y gravas deben de llenar lo mejor
posible las flaneras con el fin de minimizar el tiempo de equilibrio y
minimizar los cambios de succión del suelo.
4) Una vez listas las flaneras con muestras de suelo se coloca un o-ring sobre
la superficie de la muestra e inmediatamente se toman dos papeles filtro del
desecador mismos que se colocan sobre el o-ring.
5) Inmediatamente se sella la flanera con la ayuda de papel parafilm y se
introduce la flanera en una caja aislada térmicamente (hielera) que se
encuentra en un cuarto con temperatura controlada de 20°C y variaciones
de .
6) Se debe permitir el equilibrio entre la succión del papel y el espécimen del
suelo dentro del contenedor durante un periodo de 7 días.
7) Posterior al periodo de equilibrio de 7 días se acercan las flaneras en el
cuarto de temperatura constante a la bascula con una precisión de
con el fin de desarrollar el paso 8 los mas rápido posible (3 a 5
segundos).
8) Este paso se realiza para cada una de las flaneras. Retirar el papel parafilm
de la flanera y con la ayuda de unas pinzas tomar el papel filtro superior e
inmediatamente tomar su peso, se retira el papel filtro inferior y también se
toma su peso.
9) Cada papel filtro pesado se coloca en una caja Petri previamente
etiquetada para su correcta identificación.
10) Se introducirán al horno todas las cajas Petri mediante la siguiente
secuencia. Cada una de los papeles filtro debe permanecer 15 minutos en
el horno. Con el fin de agilizar el proceso, se introducirá la primera caja
Petri y 2 minutos después se introducirá la segunda y así sucesivamente a
cada 2 minutos, de tal manera que se cuente con 2 minutos entre cada caja
Petri para ir a realizar la medición de peso del papel filtro.
11) Una vez que se cumplan los 15minutos de secado se toma la caja Petri y se
lleva el papel filtro a pesar con la ayuda de las pinzas a la bascula de
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de precisión (este proceso se debe realizar en no mas de
5segundos).
12) Se anotan los datos de los pesos húmedos y secos en una bitácora o
libreta.
Resultados de succión.
Los datos que se anotaron en la bitácora se muestran en la tabla 9.3.1 donde de
igual forma se muestran ya los cálculos de y la
succión las cuales para su calculo se utiliza la Ec. 9.3.1 y Ec. 9.3.2
respectivamente, la segunda tomada de la Fig 9.3.2.
Fig. 9.3.1 Bascula de precisión 0.0001gr pesando un papel filtro.
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Nótese que en la tabla 9.3.1 la casilla de verificación “CUMPLE” se refiere a la
norma ASTM D 5298-94, Estados Unidos de América, la cual pide que para que
los datos de cada papel filtro sean validos se debe cumplir la condición 8.3.1.
Con los datos que hemos obtenido procedemos a construir la tabla 9.3.2 que
contiene los datos de succión con sus respectivas equivalencias en índice de
succión, altura capilar, atmosferas y toneladas sobre metro cuadrado.
SUPERIOR INFERIOR SUPERIOR INFERIOR SUPERIOR INFERIOR SUPERIOR INFERIOR
Wfm (gr) 0.3103 0.3041 0.3019 0.309 0.3008 0.301 0.2965 0.2895
Wfs (gr) 0.2929 0.2883 0.2923 0.2943 0.2915 0.29125 0.2936 0.2851
w % 5.94 5.48 3.28 4.99 3.19 3.35 0.99 1.54
Succión kPa 59460.39 64576.82 95753.19 70452.60 97379.66 94671.42 144562.34 130850.54
Succión Prom kPa
Verificación CUMPLE CUMPLE CUMPLECUMPLE
GRAVA ARENA LIMO ARCILLA
62018.60 83102.90 96025.54 137706.44
Tabla 9.3.1 Succión (kPa) y contenido de agua (%) de cada muestra.
Fig. 9.3.2 Curvas de calibración de dos tipos de papel filtro. Whatman No. 42 fue el
utilizado en esta prueba.
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Las unidades de pF o logaritmo de base 10 de la altura negativa de presión de
poros se determinan mediante la ecuación 9.3.3.
(
)
Análisis de Resultados de Succión.
1. La muestra de grava al momento de ser extraída después de los 7 días de
equilibrio presento una fisura en el papel parafilm por lo tanto esta medición
debería se descartada ya que tomo la humedad del cuarto a temperatura
constante y por lo tanto para conocer la medida exacta debería de repetirse
esta prueba.
2. Por otro lado si somos estrictos ninguno de los resultados antes
mencionados tiene un fuerte respaldo debido a que por el corto tiempo que
se tuvo para realizar la practica se omitieron algunos pasos como los
tiempos correctos del papel filtro en el horno a .
3. La altura capilar para igualar esta presión varía en cada una de las
muestras. En Gravas es de 6321m, en arenas de 8471m, en limos de
9788m y en arcillas que es la más grande de 14037m. Se observa que la
arcilla es la que cuenta con un potencial más grande de absorción de agua
y representa una presión muy grande.
4. Si consideramos que la presión de entrada en una casa es de 10m, la altura
capilar de la arcilla representa la demanda de presión de 1403 viviendas.
Succión kpa
Succión pF
Altura cap (cm)
Succión Atm
Succión ton/m2
GRAVA ARENA LIMO ARCILLA
62018.60 83102.90 96025.54 137706.44
6321.98 8471.24 9788.54 14037.35
5.80 5.93 5.99 6.15
612.08 820.16 947.70 1359.06
632197.79 847124.35 978853.63 1403735.38
Tabla 9.3.2 Datos de equivalencias de succión.
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Conclusiones:
Con el ensayo de succión utilizando papel filtro se observo el gran
potencial de absorción que tienen las arcillas, limos, arenas y gravas, de
tal magnitud que si convertimos su valor de presión a metros de altura
capilar obtenemos que debería existir una columna de agua de poco
mas de 14km para igualar el valor de succión de la arcilla.
Por otro lado se comparo el numero de casas que se requerirían para
sumar el valor de altura capilar de 14km que fue de aproximadamente
1403 viviendas considerando una bajada de 10m.
El horno y la bascula de precisión 0.0001gr deberían de estar mas cerca
una de la otra porque no se cumplen los 5 segundos máximos que son
esenciales para que el papel filtro sea trasladado desde el horno hacia
la bascula sin absorber humedad del aire.
Seria interesante analizar el proceso de calibración de papel filtro
realizando dicha tarea conjuntamente con otra práctica para poder
conocer cual es el proceso de calibración ya que en este caso por el
tiempo no se hizo dicha calibración y se tomo como referencia la curva
de calibración del Whatman No. 42
Referencias.
Laboratorio de Geotécnica 1 / Martínez Chávez Saúl / Universidad
Autónoma de Querétaro.
ASTM D5298 - 10 Standard Test Method for Measurement of Soil Potential
(Suction) Using Filter Paper / American Society for Testing and Materials.
