MARTHA HERNANDEZ

MARGARITA JIMENEZ

KEILA LANDERO

LUIS RUIZ

UNIVERSIDAD DE SUCRE

RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS

DETERMINACION DE LAS RELACIONES VOLUMETRICAS DE LOS SUELOS

LABORATORIO DE GEOTECNIA I – GRUPO N°6

MARTHA LUZ HERNANDEZ PEREZ

MARGARITA ROSA JIMENEZ ARRIETA

KEILA ESTER LANDERO MADERA

LUIS FERNANDO RUIZ SIERRA

LEONARDO TOSCANO

Ingeniero

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

GEOTECNIA I

SINCELEJO- SUCRE- COLOMBIA

22 MARZO DE 2013

INTRODUCCION

En todo proyecto de tipo ingenieril, una de las etapas vitales y fundamentales de este es el estudio de suelo, para la selección del suelo adecuado se deben realizar estudios y diseños previos en el sitio que se va a construir

Para esta práctica se analizaran las relaciones volumétricas y gavimetricas del suelo; están permiten la describir la estructura del suelo pudiendo identificar tres fases constituyentes del mismo como lo son: la fase liquida, sólida y gaseosa que están íntimamente ligadas a los esfuerzos que el suelo llegase a soportar.

La identificación del suelo y mejor su descripción es de rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificación para ello se debe estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento, como se comporta y como se comportara bajo ciertas circunstancia y exigencias

Es aquí donde radica la importancia de esta práctica, prever el comportamiento del suelo en función del volumen de vacío y el volumen de sólido, y proponer soluciones que alteren estos parámetros pudiéndose así obtener lo que se requiera.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

Conocer en detalle las estructura del suelo, y tópicos derivados como lo son

peso unitario, parcialmente saturado y saturado, relación de vacíos

Cuantificar las relaciones volumétricas del tipo de suelo a partir de los

resultados obtenidos.

Identificar en un diagrama de fases el comportamiento de las relaciones

volumétricas del suelo

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Realizar el diagrama de fase para los distintos suelos.

Determinar las características del suelo a partir de las relaciones

volumétricas

Familiarizarse con el ensayo de relaciones gravimétricas y volumétricas.

EQUIPOS Y MATERIALES

Para el ensayo de relaciones volumétricas se necesitó:

Balanza de sensibilidad de o.1 gr

Probeta graduada de 200 ml

parafina

Termómetro

Muestra de suelo previamente seleccionada

TIPO Y PROCEDENCIA DE LA MUESTRA

Para la realización del ensayo (ensayo de relaciones volumétricas del suelo), se

trabajó inicialmente con una muestra , obtenida en un predio ubicado en la

Universidad de Sucre, esta muestra presento una coloración oscura con ciertas

características granulares por lo que se considera un suelo fino.

Como segunda instancia se trabajó con una material de grano grueso, el cual es

procedente de la cantera ubicada el municipio de tolú viejo.

PROCEDIMIENTO PARA ENSAYO (MUESTRA FINA)

Ensayo de relaciones

volumétricas

Muestra de suelo al natural

Adicionar parafina a la muestra de suelo al natural

Sumergir la muestra + parafina en la probeta

graduada

Tomar las lecturas de volumen inicial y final

Tomar el peso de la submuestra pasadas las 24 horas

Tomar una submuestra y someterla al horno por 24

horas

PROCEDIMIENTO PARA EL ENSAYO (MUESTRA GRUESA)

Ensayo de relaciones volumétricas

300 gr de la muestra de suelo

Se deposita agua hasta la mitad en la probeta graduada

Se adiciona la muestra en la probeta

se agita para eliminar vacíos que puedan alterar los pesos

Se adiciona agua hasta alcanzar la saturación

se toman lecturas de volumen y peso final

ANALISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO DE RELACIONES VOLUMETRICAS

En las siguientes tablas se relacionan los resultados obtenidos para cada muestra.

Para el material grueso se llenó la probeta hasta 100 ml, constituyendo así la primera capa, luego hasta los 200ml completando la segunda capa y se compacto lo mejor posible, evitando vacíos.

Para la cuantificación de las relaciones gravimétricas y volumétricas se hace necesario conocer a priori otros parámetros como lo es el volumen de sólidos, volumen de vacíos y por supuesto el volumen total y partiendo de que el volumen de vacíos es igual a la cantidad de agua adicionada para saturar la muestra.

De lo anterior se sabe entonces que la saturación de la muestra es igual a 1 (S=1)

MATERIAL GRUESO

PESO DEL BEAKER (g)94

PESO DEL BEAKER + MUESTRA (g)

432

VOLUMEN DE AGUA INICIAL (ml)

200

PESO DEL BEAKER + MUESTRA + AGUA

(HUMEDO) (g)

494

VOLUMEN DE AGUA FINAL(ml)

138

MATERIAL FINO

PESO DE LA MUESTRA(ARCILLA) (g)

49.4

PESO DE LA MUESTRA + PARAFINA (g)

73,1

PESO ESPECIFICO DE LA PARAFINA (g)

0,96

VOLUMEN DE LA PROBETA (ml)

55

PESO DEL RECIPIENTE (g)

19.6

PESO DEL RECIPIENTE + SUBMUESTRA (g)

37,9

PESO DEL RECIPIENTE + SUBMUESTRA SECA (g)

36,5

Cálculos para el material grueso:

S (% )= Volumende aguaVolumendevacíos

×100

1= VolumendeaguaVolumende vacíos

Volumende vacíos=Volumen deagua

Ahora sabiendo que el volumen de vacíos es de 62 ml, tenemos que:

Volumen total=Volumende vacíos+Volumende solido

Volumende solido=volumen total−Volumen devacíos

Volumende solido=200ml−62ml

Volumende solido=138ml

Sabemos que la relación de vacío (e):

e=Volumende vacíosVolumende solid o

e= 62ml138ml

Sabemos que la porosidad (n) es igual a:

n=Volumende vacíosVolumen total

×100

e = 0.45

n=120ml400ml

×100

A continuación se calculan los pesos específicos del suelo

Peso específico saturado:

peso saturado=( peso delbeaker+muestra+agua )−( pesodel beaker)

pesodel suelo saturado= (494 g )−(94 g)

peso saturado=400g

Ahora:

densid ad saturada ( ρsat )= 400 g200ml

densidad saturada ( psat )=2g /ml

Peso específico saturado = 20 KN/M3

n = 31 %

Peso específico seco

pesodel suelo seco=( pesodel beakar+muestra)−( peso delbeaker)

pesodel suelo seco=(432 g )−(94 g)

pesodel suelo seco=338 g

Ahora

densid ad seca (ρd)= 338g200ml

densidad seca ( ρd )=1,69g /ml

Peso específico seco = 16,9 KN/M3

CACULOS MATERIAL FINO

Para la muestra fina, se hiso necesario la utilización de la parafina, esta actuó como impermeabilizante, permitiendo así calcular valores que permitirá describir de manera más exacta la estructura del suelo.

Diagramas de fase ilustrativo

La figura mostrada muestra el diagrama de fase de la muestra emparafinada, por decirlo de alguna manera, se hace necesario hacer el diagrama de fase solo para la muestra de suelo, es evidente que se debe retirar la parafina del diagrama, para ello es necesario conocer el volumen de la parafina, conociendo el peso de la muestra más la parafina, el peso de la muestra y que la densidad de la parafina es de 0,96 g/cm3, se tiene que el volumen de la parafina es igual a 22,72 ml.

m p Vp

m s

m w

m m

M

V

Vm

Vs

Vw

Va

Lo anterior nos deja entonces con el diagrama de la muestra, como se muestra a continuación.

Diagrama de fase muestra mas parafina

Diagrama de fase de la muestra

23,7 g 22,74 cm3

m s

m w

49,4 g

55 cm3

32,26 cm3

Vs

Vw

Va

m s

m w

49,4g

32,26cm3

Vs

Vw

Va

Es evidente que el diagrama de fase de la muestra no está completo, y esto no permite encontrar las relaciones volumétricas para la muestra, para lo anterior se toma una submuestra y se lleva al horno, esta submuestra presentara las misma propiedades que la muestra.

Inicialmente tenemos:

pesode solidos=( pesorecipiente+submuestra seca )−( peso recipiente)

pesode solidos=(36,5 )−(19,7 g)

pesode solidos=16,8 g

pesode agua= (peso submuestra natural )−( peso desubmuestra seca)

pesode agua= (37,9 g )−(36,5 g)

pesode agua=1,4 g

Con lo anterior es posible determinar el contenido de humedad de la submuestra

w= 1,4 g16,8g

×100

8,33%

masa total=masade agua+masade solido

masa total=masade solido∗contenido deagua+masade solido

Mt=ms (1+w)

ms= Mt1+w

masade solidos=45,6 g

Teniendo ya la masa de los sólidos y con la masa total es posible determinar la masa de agua, para ello tenemos:

masa total=masade agua+masade solido

masade agua=masa total−masade solidos

masade agua=49,4−45,6

masade agua=3,8 g

Ya obtenida la masa es se procede calcular los volúmenes

ρw (densidadde agua)= masadeaguavolumende agua

volumendeagua= masade aguaρw (densidad deagua)

volumendeagua= 3,8 g1 g/ml

volumendeagua=3,8ml

Para el obtener volumen de solidos de la muestra es necesario conocer el valor de la gravedad especifica (Gs), en este caso se optó por trabajar con una gravedad especifica promedio de 2,65, puesto que la obtenida experimentalmente esta fuera del rango.

ρ s (densidad de solidos)= masade solidosvolumende solidos

volumende solidos= 45,6 g2,65 g/ml

volumende solidos=17,20ml

volumendea ire=11,26ml

.

Diagrama de fases de la muestra (completo)

45,6 g

3,8 g

49,4 g

32,26 cm3

17,20 cm3

3,8 cm3

11,26 cm3

Con el diagrama de fases completo, es posible calcular las relaciones volumétricas para la muestra.

relacion de vacios=(Vv )(Vs)

= 15,06ml17,02ml

relacion de vacios= 0,87

n( porosidad )=volumen devacios (Vv)volumen total (V )

×100

porosidad (n )=46,68%

Gradode saturacion(S (%))=volumende agua(Vw )volumen devacios (Vv)

×100

S(%) = 25,23 %

Para la muestra de grano grueso se tiene una distribución de las partículas no uniforme, es decir existe gran variedad de tamaño de partículas, puesto que la relación de vacíos no están alta, va a presentar mayor o mejor compactación, es una suelo poco poroso.

En cuenta a la muestra de suelo fino, es suelo suelto de poco compactación con tamaño similar entre las partículas, presenta una alta relación de vacíos y moderada porosidad, lo que deja entrever que se está en presencia de un suelo tipo arcilloso

RECOMENDACIONES

Para mejorar el grado de confiabilidad de los resultados obtenidos en el laboratorio

se recomienda:

el rango de la temperatura exigida por la norma es 20 – 30°C, y por las

condiciones del laboratorio esto no se cumplió; se recomienda una mejor

adecuación del laboratorio para trabajar con lo estipulado.

Se recomienda trabajar con lo estipulado en la norma para así dar

seguridad de los resultados del ensayo.

GUIA SUGERIDA DEL INFORME

1. ¿Cuáles son valores típicos de la gravedad específica de los sólidos?

Los valores típicos de la gravedad específica ocian en un rango de 2,62 a 2,75.

2. Cuales son valores típicos de pesos unitarios totales, secos y saturados?

Pesos unitarios totales están entre 17,5 KN/m3 y los 20 KN/m3

para los pesos secos los valores oscilan entre 15 KN/m3 y los 18 KN/m3

para los pesos saturados los valores están entre los 20 KN/m3 y los 22 KN/m3.

3. Defina grado de saturación. Es posible para un suelo tener un grado de saturación de 120%? Explique

Se tiene que la saturación es la relación que existe entre el volumen de agua y el volumen de vacíos, por lo anterior se puede decir que no es posible que un suelo tenga un grado de saturación de 120 % por qué el volumen de agua nunca va hacer mayor que el volumen de vacíos.

4. Mencione que relaciones son independientes del estado de humedad de un suelo (fases)

Las relaciones que son independientes del estado de humedad es la porosidad, ya que esta depende del volumen de vacíos y del volumen total; la relación de vacíos, porque esta depende directamente del volumen de vacíos y del volumen de sólido.

CONCLUSIÓN

En síntesis se puede decir que lograron los objetivos propuesto, ya que se determinaron las relaciones gavimetricas y granulométricas de los suelos ensayados, y con esta el comportamiento del suelo a partir del grado de compactación del mismo, del ensayo se puede concluir que entre más tamaños distintos de partículas presente un suelo será más compacto ya que reduce la relación de vacíos la porosidad, de lo contrario será un suelo suelto que se deforme con cargas pequeñas y gran facilidad

Lo anterior permite al ingeniero tener una noción del comportamiento del suelo para una circunstancia en particular, esto conlleva a que este tome decisiones de mejoramiento, si es el caso o descartar un tipo de suelo para un proyecto que así lo requiera.

BIBLIOGRAFIA

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTÉCNICA. Braja M. Das, Thomson learning.

GUÍAS DE LABORATORIO, Determinación del análisis granulométrico de

los suelos- METODO DEL HIDRÓMETRO y Determinación de la gravedad

específica Gs