APARTADO DETALLE PUNTAJE INTRODUCCIÓN . Contenido 3
MARCO TEÓRICO . Contenido 4 OBJETIVOS . General y específicos 3
EQUIPOS . Nombre, Placa, Incertidumbre 3 UCR
PROCEDIMIENTO . Detallado y Conciso 3 FACULTAD DE INGENIERÍA
DESCRIPCIÓN DE LAS
MUESTRA . Estado, color, condición, etc. 4
DATOS Y
RESULTADOS
. Datos experimentales 6 ESCUELA DE INGENIERÍA
CIVIL
. Resultados 6 . Tablas y Gráficas 6 . Memoria de Cálculo 6
LABORATORIO DE MECÁNICA
DE SUELOS I
CONCLUSIONES
. Verificación de objetivos 5
. Análisis de resultados 10
. Limitaciones 7
. Fuentes de error 7
. Aplicaciones 7
. Recomendaciones 6
FORMATO
. Orden y Aseo 4
. Redacción y Lenguaje Técnico 4
. Ortografía 4 BIBLIOGRAFÍA . Formato 2 PUNTUALIDAD . 25 % menos por día NOTA
TOTAL 100 OBSERVACIONES
TÍTULO: Gravedad Específica de un suelo
NORMA ASTM:D-854
ESTUDIANTE:
Miriam Rodríguez Rodríguez Carolina Vaca Rojas
CARNÉ:
A85461 B06447
INTEGRANTES DEL GRUPO DE TRABAJO: . Fabián Méndez Corrales . Alejandra Chavarría Carranza . Miriam Rodríguez Rodríguez . Carolina Vaca Rojas
FECHA DE EJECUCIÓN: 11/03/16
FECHA DE ENTREGA: 30/03/16
1.Introducción
Laimportanciadecuantificarelvalordelagravedadespecíficadeunsuelorecae
enquenospermiteclasificarelsuelosegúnlascaracterísticasqueéstepresenta;sin
embargo es utilizado en el cálculo de las relaciones de fase de los suelos, en los
cálculos de los ensayos de granulometría por sedimentación, compresibilidad y
potencialdeexpansión;ademásdeenestudiosdeconsolidación,gradientehidráulico
crítico,hidrometríaodensimetría.
Esta norma describe y regula el método para la determinación de la gravedad
específica de los suelos que pasan el tamiz de 4.75 mm (# 4), por medio de un
picnómetro y busca que el estudiante se comience a relacionar los conceptos de
cursos anteriores con los nuevos vistos en la parte teórica de este curso y se
familiariceconellos.
2.MarcoTeórico
Elestudiodelossuelosesfundamentalparaeldesarrollodeobrasingenieriles.Se
definen los suelos como acumulaciones de partículas deminerales rocosos,materia
orgánica(vegetalyanimal),relativamentesueltas,conosinpresenciadeagua,quese
encuentransobrelarocadelacortezaterrestredeloscontinentes(Vargas,2015).
Se entiende por gravedad específica (Gs) de un suelo como el peso unitario del
material a cierta temperatura dividido por el peso unitario del agua destilada a la
misma temperatura. Se puede calcular para cualquier relación de peso del suelo
siempreycuandoseconsiderenvolúmenesigualesdematerialyagua.
Lagravedadespecíficadeunsuelosirvecomoparámetroparacalsificareltipode
suelo (ver Anexo 4), por esta razón, la determinación de esta propiedad es una
prácticaescencialenelestudiodelossuelos.
3.Objetivos
• IntroduciralestudiantealgunosconceptosbásicosdelaMecánicadeSuelos.
• DeterminarlagravedadespecíficadeunsuelofinoquepaselamallaNo.4(4,75
mm). Cuando el suelo está compuesto por partículas mayores de 4,75 mm
deberáemplearseelmétodoparaagregadosgruesos.
• Reconocerlautilidaddeestevalorcomoparámetroparalaclasificacióndelos
suelos.
4.Equipo
Cuadro1.Identificacióndelequipoutilizadoenelensayo
Equipo Placa
Picnómetrode250mL Balón#3
Hornode110°C±5°C
Balanzadeprecisiónde±
0,05gBz-043
Bombadevacío
Termómetro±1°C
Pipeta
Cápsuladehumedad H-03
Aguadestilada
Fuente:Rodriguez,2016
5.Procedimiento
1. Seponeasecarelsueloenhornoyluegosehacepasarporlamalla#10.
2. Se toman60gdemuestra y se introducen en el picnómetro, agregando agua
destiladapordebajodelcuelloydejandosaturarespaciosvacíospor24h.
3. Extraer las burbujas de aire conectando la bomba de vacío (que trabaja a
presionesdeentre10lby12lb)alpicnómetropor30min.
4. Se completa con agua destilada el picnómetro hasta su capacidad de
calibraciónysedejareposarsumergidoenaguaatemperaturaambiente,hasta
quelleguelasmedidasdetemperaturaseanconstantes.
5. Sepesaelpicnómetroconlamuestrayelagua(W2).
6. Seagitaelpicnómetrosuavementeysetomalamedidadelatemperaturadel
agua, sumergiendo el termómetro hasta media profundidad del picnómetro
(T).
7. Utilizando el gráfico de calibración, se obtiene el peso del picnómetro de
acuerdoasucapacidadalatemperaturamedida.
8. Se extrae lamuestra del picnómetro, evitando dejar residuos, y se coloca en
unacápsuladehumedadyapesadaparaluegointroducirlaalhornoa60˚Cpor
almenos24h.
9. Seextraedelhorno,sedejaenfriarysepesalamuestraparaobtenerelpeso
secoalaire.
10. Secalculalagravedadespecífica(Gs).
6.Descripcióndelamuestra
Paraeldesarrollodelensayoseutilizó60gdelamuestranúmero1,provenientedeun
lote en el proceso de construcción de un centro comercial en el centro de Pérez
Zeledón.Acontinuaciónsedetallalaubicación:
Figura1.UbicacióngeográficadelalocalidaddePerezZeledón;aproximacióndellugarde
procedenciadelamuestradesuelotratadaenellaboratorio
Fuente:GoogleMaps,2016
La profundidad de extracción indicada se encuentra en el rango de los 0.2m y
0.3m.Lamuestraeradecolorcaféamarillento, inodora,deconsistenciaarcillosacon
otraspartículasdemayortamaño(piedrasyramaspequeñas).
Al momento iniciar el ensayo la muestra había sido secada al horno y luego
sumergidaenaguadestiladapor24h.
Acontinuaciónsemuestraelsueloenestudiodentrodelpicnómetroconaguaen
laFigura2.
Figura2.Muestradesueloenpicnómetroconagua
Fuente:Méndez,2016
7.Datosyresultados
Acontinuaciónsemuestranlosdatosyresultadosobtenidosdelensayo.Cuadro2.Datosyresultadosobtenidosparaelcálculodelagravedadespecíficadelamuestra
Fuente:Rodríguez,2016
DatosyResultados
W2=PesodelPicnómetro+Ws+agua(g) 380.27
T=Temperaturadeagua(°C) 23.9
W1=PesodelPicnómetro+agua(g) 348.67
Densidaddelagua(g/mL) 0.997346
FactordecorrecciónK 0.99912
PesodeCápsula(g) 119.44
Pesocápsula+Ws24henhorno110˚C(g) 169.07
Ws=Pesosueloseco(g) 49.63
Gs=Gravedadespecífica 2.74806
Gs(20˚C)=Gravedadespecíficacorregida 2.74564
ElvalorW2seobtuvoalpesarelpicnómetroconlamuestrayelaguaalnivelde
calibración,segúnelpaso5delprocedimiento.Seguidamentesetomólatemperatura
del agua T (paso 6) y con este dato y la ecuación 1 del gráfico de calibración del
picnómetro#3(Anexo1)seobtieneW1.
𝑊! = −0.009𝑇! + 0.3621𝑇 + 345.16 (1)
𝑊! = −0.009 ∗ 23.9 ! + 0.3621 ∗ 23.9 + 345.16 = 348.6739
Porotrolado,tomandocomoreferenciaelcuadrodedensidaddelaguayfactorde
corrección K para varias temperaturas (Anexo 3), se interpolaron los valores
aproximadosde ladensidaddel agua (g/mL)y factorde correcciónKusandocomo
basedostemperaturassubsecuentes,24°Cy23.5°C.
Elpesodelacápsulayelpesodelacápsulajuntoconlamuestrasecaalhornose
obtuvieronsegúnpasos8y9delprocedimiento.
ApartirdelosdatosanterioressecalculóWssegúnlaecuación2:
𝑊! = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 +𝑊𝑠 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢é𝑠 𝑑𝑒 24ℎ 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑐á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎(2)
𝑊! = 169.07 − 119.44 = 49.63
Ahora se tiene los datos necesarios para el cálculo de la gravedad específica del
sueloenestudio,laecuación3definelagravedadespecíficaGs:
𝐺! =!!
!!!!!!!! (3)
Entonces,
𝐺! =49.63
49.63+ 348.67− 380.27 = 2.74806
Alcorregirporhumedadsegúnecuación4secalculóGs(20˚C):
𝐺! (!"˚!) = 𝐺! ∗ 𝐾 (4)
𝐺! !"˚! = 2.74806 ∗ 0.99912 = 2.74564
𝐺! !"˚! ≈ 2.75
8.Conclusiones
Verificacióndeobjetivos
Para la realización del ensayo fue necesario comprender conceptos básicos de la
mecánica de suelos, que permitieran desarrollar el procedimiento e interpretar los
resultadosconcriterio.Selogródeterminarlagravedadespecíficadeunamuestrade
suelofinobasándoseenelmétodoseñaladopor lanormaASTMD-854yapartirde
estedatofueposibleclasificareltipodesueloyestimarotraspropiedadesmecánicas
delmismo. Verificacióndelprocedimiento
ElprocedimientorealizadoenlaprácticadellaboratoriosebasóenlanormaASTM
D-854,peronofueposibleadquirireldocumentooriginaldebidoarestriccionesdela
páginaweb.Porestarazón,elreportenoseextiendeadiferenciarelprocedimiento
normadoconelefectuado.
Análisisderesultados
Segúnel resultadodelensayo, lamuestrade sueloestudiada tieneunagravedad
específicade2.75. Sepuedeconcluirque lamuestraprovienedeun suelodegrano
fino(refiérasealcuadro3delanexo2)tipoarcillapocoplástica(refiérasealcuadro5
del anexo 4). La clasificación concuerda con la apariencia de la muestra, pues en
suelosdegranofinolaspartículassonindistinguiblesparaelojohumano.
Limitaciones
Noestáa laalcancedeesteensayocomprobarsi la clasificacióndadaconcuerda
con las características reales de la muestra; al menos en lo que respecta a las
propiedadesmecánicasdelsueloenestudio.
Fuentesdeerror
En cualquier práctica experimental la mayor fuente de error generalmente se
puedeatribuiralerrorhumanoenelprocedimientodelaprueba;sinembargoeluso
de equipos siempre implicapequeñosvaloresde incertidumbre en lasmedidasque
puedeninfluirenlasvariacionesdelosresultados.
Aplicaciones
Cuantificarelvalordelagravedadespecíficanospermiteclasificarycaracterizarel
suelo, cualidad que es fundamental en el estudio de los suelos para la aplicación
ingenieril.Elvalordelagravedadespecífica,concretamenteesutilizadoenelcálculo
delasrelacionesdefasedelossuelos,enloscálculosdelosensayosdegranulometría
porsedimentación,compresibilidadypotencialdeexpansión;ademásdeenestudios
deconsolidación,gradientehidráulicocrítico,hidrometríaodensimetría.
Recomendaciones
Siempre es importante que el equipo se mantenga calibrado y en perfectas
condiciones para que las mediciones sean precisas y los resultados no se vean
afectadosporestas.
9.Bibliografía
ApuntesdeclaseProf.Ing.MarciaCorderoS.
BerryP.L.ReidD,1993.MecánicadeSuelos.EditorialMcGraw-Hill.Página23.
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termoestatica/lb01_densidad.php
10.Anexos
Anexo1
Figura3.VariacióndelamasadelPicnómetro#3yelaguaalaalturadecalibracióncon
respectoalatemperatura
Fuente:Vaca,2016
Anexo2Cuadro3.Valorestípicosdelagravedadespecíficasegúntipodegrano
Fuente:Cordero,2016
y=-0.009x2+0.3621x+345.16R²=1
348.10348.15348.20348.25348.30348.35348.40348.45348.50348.55348.60348.65
23 25 27 29
MasaBalón+Agua(g)
Temperatura(°C)
Balón#3
MasaBalón+Agua
Polinómica(MasaBalón+Agua)
Anexo3Cuadro4.DensidaddelaguayfactordecorrecciónKparavariastemperaturas
Fuente:Cordero,2016
Anexo4
Cuadro5.Tipodesuelosegúngravedadespecífica
Fuente:Mecánicadesuelos,McGraw-Hill,1993