INTRODUCCION

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la líquida y la gaseosa. La fase sólida está formada por las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa sólida adsorbida); la líquida por el agua (libre, específicamente), aunque en el suelo pueden existir otros líquidos de menor significación; la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhídrido carbónico, etc.).

Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv), mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (Vs)

Se dice que un suelo esto talmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua.

Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la sólida y la líquida.

Es importante considerar las características morfológicas de un conjunto de partículas sólidas, en un medio fluido Eso es el suelo.

Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases sólida, líquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el análisis de la distribución de las partículas por tamaños y sobre el grado de plasticidad del conjunto.

En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad específica de las partículas que conforman el suelo, entre otras.

Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la Mecánica de Suelos para el cálculo de esfuerzos.

La relación entre las fases, la granulometría y los límites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento.

Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelación con dos parámetros, e y η (relación de vacíos y porosidad), y con las fases.

El agua adherida a la superficie de las partículas, entra en la fase sólida. En la líquida, sólo el agua libre que podemos sacar a 105 °C cuando, después de 24 o 18 horas, el peso del suelo no baja más y permanece constante.

INDICE

1. Objetivos……………………………………………………………………………………………………………

1.1objetivos generales………………………………………………………………………………………

1.2objetivos específicos.…………………………………………………………………………………..

2. marco teórico…………………………………………………………………………………………………….

3. generalidades…………………………………………………………………………………………………..

4. materiales……………..………………………………………………………………………………………….

5. equipos y herramientas……………………………………………………………………………………..

6. procedimiento…………………………………………………………………………………………………..

7. presentación de datos……………………………………………………………………………………….

8. conclusiones……………………………………………………………………………………………………..

9. recomendaciones………………………………………………………………………………………………

10.anexos……………………………………………………………………………………………………………….

10.1 fotos…………………………………………………………………………………………………….

OBJETIVOS

Lograr que el estudiante realice de manera correcta los procedimientos de laboratorio para obtener seis las relaciones gravimétricas y volumétricas de los suelos.

1.1 OBJETIVOS GENERALES: Determinar la porosidad, humedad, relación de vacios y el grado de saturación de una muestra

de suelo. 

Lograr que el estudiante realice de manera correcta los procedimientos de laboratorio para

obtener seis las relaciones gravimétricas y volumétricas de los suelos.

Hacer que el estudiante obtenga los valores numéricos de las relaciones gravimétricas y

volumétricas de suelos, contando además con resultados obtenidos en la práctica N° 03.

Determinar 5 relaciones más importantes en un suelo parcialmente saturado, empleando el

principio de Arquímedes para determinar el volumen de la muestra (Vm).

A.-Peso volumétrico del suelo húmedo (γ m).

B.- Peso volumétrico del suelo seco (γ d).

B.- Relación de vacíos (e)

D.- Porosidad (n)

E.-Grado de saturación de agua (Gw)

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer el equipo y el material necesario para el análisis de los suelos.

Manejar la metodología de ensayo para hallar la gravedad especifica.

Como utilizar los datos obtenidos por ensayo y aplicar las formulas.

Analizar los resultados e interpretarlos.

MARCO TEORICO

RELACION GAVIMETRICA Y VOLUMETRICA

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: solida, liquida y gaseosa: la fase solida está constituida por las partículas minerales del suelo, la liquida aunque sea menor su significación y la gaseosa comprendida por el aire u otros gases que pueden estar presentes.

La capa viscosa del agua absorbida, que presenta propiedades intermedias entre la fase sólida y la liquida, suele incluirse en esta última pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporación (secado).

Algunos suelos contienen, además, materia orgánica (residuos vegetales parcialmente descompuesto) en diversas formas y cantidades.

Pese a q la capa absorbida y el contenido de materia orgánica son muy importantes desde el punto de vista de las propiedades mecánicas del suelo, no es preciso considerarlos en la medición de pesos y volúmenes relativos de las tres fases principales.

Sus influencias se tomaran en cuenta más fácilmente en etapas posteriores del estudio de ciertas propiedades de los suelos.

Las fases liquidas y gaseosas conforman el volumen de vacíos, mientras que la fase solida constituye el volumen de sólidos.

Un suelo está totalmente saturado, cuando todos sus vacíos están ocupados únicamente por agua; en estas circunstancias consta, como caso particular, de solo dos fases: la sólida y la liquida. Muchos suelos bajo la napa, están saturados.

Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volúmenes, las cuales sirven para establecer la necesaria nomenclatura y para contar con conceptos mensurables, a través de cuya variación puedan seguirse los procesos ingenieriles que afectan a los suelos.

En los laboratorios de geotecnia puede determinarse fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno, y el peso específico de los suelos.

Estas magnitudes no son las únicas cuyo cálculo es necesario; es preciso obtener relaciones sencillas y practicas a fin de poder medir algunas otras magnitudes en términos de estas. Su dominio debe considerarse indispensable para la aplicación rápida y sencilla de las diversas teorías que conforman la Geotecnia.

PROPORCIONES PROPORCIONESEN VOLUMENES EN PESO

Dónde:

Vt: volumen total de la muestra del suelo (volumen de la masa).

Vs: volumen de la fase solida de la muestra (volumen de solidos).

Vw: volumen de la fase liquida (volumen de agua).

Va: volumen de la fase gaseosa (volumen de aire).

Vv: volumen de vacíos de la muestra de suelo (volumen de vacíos).

Vv = Vw + Va

Vt = Vv + Vs

Vt = Vw + Va + Vs

Wt: peso total de la muestra de suelo (peso de la masa).

Ws: peso de la fase solida de la muestra.

Ww: peso de la fase liquida (peso de agua).

Wa: peso de la fase gaseosa, convencionalmente considerado como nulo en Geotecnia.

PESO ESPECÍFICO DEL SUELO, TAMBIEN LLAMADO PESO VOLUMETRICO DE LOS SOLIDOS

У = WsVs

DENSIDAD O PESO POR UNIDAD DE VOLUMEN

У = WtVt

Va AIRE Wa

Vt

Vv Vw AGUA Ww Wt

Vs SUELO Ws

GENERALIDADES

Para una mejor comprensión de las propiedades mecánicas de los suelos, es importante conocer las relaciones gravimétricas y volumétricas que existe en el suelo entre sus distintas fases (solido, agua y aire).

Ya que dichas relaciones intervienen por ejemplo en el cálculo de asentamientos, permeabilidad, etc.

Se entiende por relaciones gravimétricas, a las relaciones que existen entre los pesos de las distintas fases del suelo, y dentro de las mismas se encuentran; contenido de humedad (w%), densidad húmeda (γh), densidad seca (γd).

Y como relaciones volumétricas entendemos a aquellas que relacionan los volúmenes de las fases del suelo y dentro de las cuales tenemos; relación de vacíos (e), porosidad (n), y grado de saturación (S).

Para la obtención de estas relaciones en laboratorio se pueden recurrir a tres métodos Los cuales son:

Método de moldeo de un volumen conocido de una muestra inalterada. Método de la balanza hidrostática. Método del peso de mercurio desplazado.

MATERIALES La muestra de suelo material inalterado fue extraído de una calicata del campus de la universidad

andina Néstor Cáceres Velázquez a una profundidad de 1.80 metros.

Agua

Parafina

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Balanza: la balanza esta aproximadamente con una precisión de 0.1 gramos

Horno: los hornos de secado deben fijarse a una temperatura entre 105°C y 110°C y sus

termostatos no deben ser manipulados sin autorización de los encargados, las muestras

Horneadas devén ser removidas del horno por la persona encargada a más tardar 24 horas

después de haberlas colocado allí.

Regla: es el instrumento que nos sirvió para medir la muestra y tallar a una medida adecuada.

Cutter: el Cutter es una herramienta que nos servio para poder cortar la muestra

Cocina a gas: cocina a gas nos sirvió para poder depositar la parafina

Balde con agua: para sumergir la muestra con parafina

cordel: sirvió para poder sujetar la muestra

Vela: para poder hacer la parafina

Olla: para poder hacer hervir la parafina

PROCEDIMIENTOSPara determinar los pesos y volúmenes de las distintas fases del suelo mediante el método de la balanza hidrostática, de tal manera que podamos calcular las relaciones gravimétricas y volumétricas de los suelos, se debe seguir el siguiente procedimiento.De la muestra inalterada de dimensiones de 15cmx15cmSe talla unas muestras en forma de un prisma rectangular de 3 modelos de dimensiones diferentes

Se hace la medición correspondiente para cortar los prismas rectangulares

Haciendo las mediciones para asi utilizar ese parte del cubo de muestra inalterada

Tamaños de las prismas rectangulares tomadas de la muestra inalterada

Mientras se sacaba las muestras en forma de prisma se hacia calentar la parafina

Recibiendo las indicaciones de la ingeniera del laboratorio para que salga bien el ensayo

Se talla una muestra en forma de un prisma rectangular, el mismo que debe ser pesado y registrado dicho dato.

Se cubre totalmente el prisma con parafina de tal manera que no queden poros por donde podría entrar el agua.

Se pesa la muestra y la parafina (Wmp).

Se pesa la muestra y la parafina (Wmp).Luego se obtiene el peso de la muestra y la parafina, en este caso sumergido (Wmps)

Preparando para pesar la prisma rectangular cuando esta sumergida

Se espera hasta que se estabilice el prisma y se toma nota del peso en el momento que esta sumergido.

Dando a conocer estos datos siguientes

Después de haber pesado las prismas rectangulares se pesa las taras en el cual se pondrá la muestra de cada prisma rectangular

Se obtiene el peso de la tara para asi poder descontar cuando se tenga que hacer los cálculos correspondientes

Se obtiene el contenido de humedad una vez retirado completamente la parafina para saber el contenido de humedad

Resultados del horno después de haber estado 24 hrs.

PRESENTACION DE DATOS

CALCULOS.Con los datos obtenidos en laboratorio el cálculo de las relaciones gravimétricas y volumétricas

de los suelos se aran de la siguiente manera.

RELACIONES GRAVIMETRICAS.

Contenido de humedad (w%):

W%=WwWs

x 100

Densidad húmeda (Ym):

Ɣm=WmVm

Densidad seca (Yd):

Ɣd= Ɣm

1+W%100

Donde:

Ww: peso del agua.

Ws: peso del suelo seco.

Wm: peso del suelo húmedo.

Vm: volumen del suelo húmedo.

RELACIONES VOLUMETRICAS.

Relación de vacíos (e):

e=WwWs

x100

Ws= Wm1+w% /100

Vs= WsGs∗Yw

Vv=Vm−Vs

Porosidad (n):

n=VwVvx100

Grado de saturación (Gs):

S=VwVvx 100

Vw=

Ww∗W%100Vv

x 100

Donde:

Vv : Volumen de vacíos.

Vs : Volumen de sólidos.

Vw : Volumen de agua.

Vm : Volumen de suelo húmedo.

Ws : Peso de los sólidos.

Wm : Peso del suelo húmedo.

Gs : Gravedad especifica de los sólidos.

W% : Contenido de humedad.

PRESENTACION DE RESULTADOS.

(1)  N° DE ENSAYOS  Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 (2) peso del suelo tallado húmedo.  135.23 gr. 230.79 gr. 450.30 gr.(3) Peso del suelo + parafina.  139.40 gr 238.15 gr. 458.64 gr.(4) Peso de suelo + parafina (sumergida)  64.20 gr. 109.44 gr. 215.81 gr.(5) Volumen del suelo + parafina.  75.2 cm^3 128.71 cm^3 242.82 cm^3(6) Peso específico de la parafina. 0.96 gr/cm^3 0.96 gr/cm^3 0.96 gr/cm^3(7) Volumen de la parafina.  4.34 cm^3 7.67 cm^3 8.69 cm^3(8) Volumen del suelo tallado húmedo.  70.86cm^3 121.04 cm^3 234.13 cm^3(9) Contenido de humedad (W%)  30.20 % 30.98 % 26.92 %(10) Densidad húmeda.  2.11 gr/cm^3 1.84 gr/cm^3 2.08 gr/cm^3 (11) Densidad seca.  2.10 gr/cm^3 1.83 gr/cm^3 2.07 gr/cm^3(12) Peso de suelo seco.  93.30 gr 92.12 gr.   97.02 gr.(13) Gravedad especifica de sólidos.  2.34 2.33 2.34(14) Volumen de suelo seco.  39.87 cm^3 76.68 cm^3 168.99 cm^3(15) Volumen de vacíos.  3.81 cm^3 6.96 cm^3 11.12 cm^3(16) Volumen de agua.  28.18 cm^3 37.40cm^3 63.02 cm^3. (17) Relación de vacíos (e).  0.10 0.09 0.37(18) Porosidad (n)  5.38% 5.75% 4.75%(19) Grado de saturación (s).  39.77% 30.90% 26.91%

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.

W%=WwWs

x 100

W%=28.1893.30

x 100

 N° DE ENSAYOS.  1 N° de tara.  A B  C Peso de tara (gr).  38.52 gr.  39.34 gr. 36.68 gr.  Peso de tara y muestra húmeda (gr) 160.00 gr.  160.00 gr. 160.00 gr.  Peso del tara y muestra seca (gr). 131.82 gr.  131.46 gr  133.88 gr.  Peso del agua (gr).  28.18 gr. 28.54 gr.  26.12 gr.  Peso de suelo seco (gr).  93.30 gr 92.12 gr.   97.02 gr. Contenido de humedad parcial (%).  30.20 %  30.98 %  26.92 % Contenido de humedad final (%). 29.37 % 

CONCLUSIONES

-Se llegó a conocer y aprender a determinar el peso volumétrico de un suelo, ya que con estos conocimientos podemos realizar diferentes tipos de proyectos ya sea estructural y vial.

-Se determinó con procedimientos sencillos el peso específico de partículas sólidas, dando valores distintos de las muestras utilizadas.

-El peso específico de una muestra está en relación con la cantidad de materia que contiene en proporción a sus dimensiones, o sea al espacio que ocupa.

RECOMENDACIONES

-Pesar con suma cautela y precisión las muestras de suelo, así como las taras para así evitar posibles errores.

-Calentar la parafina hasta que esta se vuelva completamente liquida para obtener así mayor facilidad e manipulación.

ANEXOS