Informe Numero 4.docx

PESO ESPECÍFICO DEL SUELO 1-INTRODUCCIÓN: En este método establece el procedimiento para determinar mediante un Frasco volumétrico la densidad de partículas sólidas de suelos compuestos por partículas menores a 5mm. Cuando el suelo se compone por partículas mayores a 5mm se debe aplicar el rentado de determinación de densidad neta de los gruesos, según método para determinar la densidad real, la densidad neta y la absorción de agua en áridos gruesos. Cuando el suelo se compone tanto de partículas mayores como menores que 5mm separe en el tamiz de 4.75mm (N°4) determine y registre el porcentaje en masa seca de ambas fracciones y ensáyelas por separado con el método correspondiente. El resultado es el promedio ponderado de ambas fracciones. OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL  Aprender la metodología para obtener el peso específico relativo de un suelo utilizando las magnitudes de la formula principal, para ello utilizaremos la curva de calibración de un frasco volumétrico. OBJETIVOS SECUNDARIOS:_ Familiarizar al estudiante con el método general de obtención del peso específico de la masa de cualquier material compuesto por partículas pequeñas (que pase el tamiz 40), y a la vez verificar en laboratorio que dicho peso específico se obtiene por relación de pesos y en función de la temperatura del agua.

2-MARCO TEORICO: CONCEPTO.En Mecánica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus volúmenes correspondientes, por medio del concepto de peso específico, es decir, la relación entre el peso de la sustancia y su volumen. El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de una sustancia y el peso específico del agua a 4° C, destilada y sujeta a una atmósfera de presión. El peso específico

relativo también se llama: GRAVEDAD ESPECIFICA (Gs) 𝜌𝑠 𝛾𝑠 𝐺𝑠 = = 𝜌𝑤 𝛾𝑤

Donde : 𝜌𝑠 = Densidad del suelo 𝜌𝑠 = Densidad del agua a 4°C

𝛾𝑠 = peso especifico del suelo 𝛾𝑤 = peso especifico del agua a 4°C

ENFOQUE.En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la líquida y la gaseosa. La capa viscosa del agua absorbida que presenta propiedades intermedias entre la fase sólida y líquida, suele incluirse en esta última, pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporación (secado). Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el Volumen de Vacíos, mientras que la fase sólida constituye el Volumen de los sólidos. Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular, de sólo dos fases, la sólida y la líquida.

El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de una sustancia y el peso específico del agua, a 4° C, destilada y sujeta a una atmósfera de presión. En sistemas de unidades apropiadas, su valor es idéntico al módulo del peso específico, correspondiente. El peso específico relativo de la mayoría de las partículas constituyentes de un suelo ( ss ) varía entre límites (2.60 a 2.90). Es normal que un suelo real los minerales de las fracciones finas y coloidal tengan su peso específico relativo mayor que los minerales de la fracción más gruesa. Si la temperatura del agua es la misma que la de la suspensión puede obtenerse una fórmula para ss , utilizando los esquemas de la figura. Sea: Ww= peso del matraz lleno de agua. Wsw= peso del matraz con suelo y agua. Entonces se tiene: Wsw – W w = Ws = peso del suelo. El peso del agua desplazada por los sólidos del suelo es igual: Ww

Vs

o

Ws/ s s

Por lo tanto: Wsw Ww Ws Ws/ss De donde:

S s=

Ws Ww - Ws - Wsw

Que es una fórmula en la que todas las magnitudes son mensurables en laboratorio. Peso del frasco lleno de agua hasta el enrase es función de la temperatura de prueba; ello es debido al cambio de volumen del matraz por la dilatación del vidrio y a la variación del peso específico del agua. El peso seco de los sólidos debe determinarse antes de la prueba en materiales gruesos y después de ella, en finos plásticos. La razón es, que en estos últimos suelos, el secado previo forma grumos de los que es difícil desalojar al aire atrapado. TABLA

1.

VALORES

CARACTERISTICOS

RELATIVO DE VARIOS SUELOS

DE

PESO

ESPECIFICO

TABLA 2. VALORES DEL FACTOR DE CORRECCIÓN K DE ACUERDO A LA TEMPERATURA

Temperatura OC

Densidad agua (g/ml)

16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 30.0

0.99897 0.99889 0.99880 0.99871 0.99862 0.99853 0.99843 0.99833 0.99823 0.99812 0.99802 0.99791 0.99780 0.99768 0.99757 0.99745 0.99732 0.99720 0.99707 0.99694 0.99681 0.99668 0.99694 0.99681 0.99668 0.99654 0.99640 0.99626 0.99573

del Factor de corrección K

1.0007 1.0007 1.0006 1.0005 1.0004 1.0003 1.0002 1.0001 1.0000 0.9999 0.9998 0.9997 0.9996 0.9995 0.9993 0.9992 0.9991 0.9990 0.9988 0.9987 0.9986 0.9984 0.9987 0.9986 0.9984 0.9983 0.9982 0.9980 0.9974

3-METODOLOGIA: MATERIALES PARA EL PESO ESPECÍFICO:  Frasco volumétrico, con marca de enrase de 500 ml.

 Termómetro con aproximación de 0.01oc.  Balanza con aproximación de 0.1 gr.  Pipeta.  Accesorios para baño maría.  Muestra de suelo.

PROCEDIMIENTO: Realizamos la práctica de peso específico relativo en horario de clases de 08:00 a 10:15 en el laboratorio de suelos. Antes de empezar la práctica la ingeniera Karina Soto nos explicó todos los pasos y procedimientos a seguir en la práctica para los distintos métodos y nos dio unas cuantas reglas para precaución de todos los estudiantes. Luego

de las indicaciones de la ingeniera fuimos a sacar los materiales necesarios a usar en la práctica, mencionados anteriormente.  Para empezar la práctica pesamos el matraz de vidrio graduado, luego molimos nuestro suelo ya que estaba en terrones y para la práctica lo necesitamos fino hasta obtener 65 gr de muestra, luego en nuestro recipiente vertimos la muestra y le aumentamos agua; luego vaciamos toda la mezcla poco a poco hasta que no quede muestra de suelo en el recipiente y llenemos el matraz hasta los 250 ml, estos 250 ml incluyen muestra de suelo y agua.

 posteriormente introducimos el frasco en un baño María hasta que alcance una temperatura de 60 grados centígrados en el centro de gravedad del frasco, luego de que alcanzara la temperatura indicada lo levantamos y verificamos que no hubiera perdida de muestra de suelo por elevarlo a demasiada temperatura, vimos por la graduación que se evaporó un poco de líquido no muy significante pero teníamos que aumentar el líquido faltante

 Luego en una fuente metálica llena de agua y hielo introdujimos nuestro matraz para que la temperatura bajase hasta un rango de 30 y 15 grados, haciendo varias mediciones entre ese rango, hicimos varias mediciones para obtener mejores resultados, después de medir cada temperatura pesamos el frasco y verificamos que hubo perdida de líquido en cada pesaje, ya que el peso disminuyó en décimas no muy significativas pero era una perdida, terminamos la práctica recopilando los datos para realizar los cálculos.

4-CALCULOS Y RESULTADOS:

Temperatura Ensayada

30°

25°

23°

20°

18°

17°

Peso del suelo húmedo + tara

89,2

89,2

89,2

89,2

89,2

89,2

Peso del suelo seco + Tara

80

80

80

80

80

80

Peso de Tara

32,2

32,2

32,2

32,2

32,2

32,2

703,1

703

703

702,9

702,8

702,7

Peso del frasco + agua + suelo (Wfws)

664,641 664,4775 664,4121 664,314 664,2486 664,2159

peso del frasco lleno de agua

Datos iniciales Calculo del Peso Específico

 

Ws Wfw  Ws  Wfsw

Dónde:  = Peso específico relativo de un suelo Ws = Peso del suelo seco

Wfw = Peso del frasco lleno de agua Wfsw = Peso del frasco con suelo y agua

*Los valores del peso del frasco+ agua (Wfw) a las temperaturas 30°,25°, 23°, 20°, 18° y 17° se extraen de la ecuación de la curva de calibración: la ecuación : y = 0,0327x + 663,66  Dónde: y: peso del frasco + agua (Wfw) x: temperatura en ⁰C

Y

X

30

664,641

25

664,4775

23

664,4121

20

664,314

18

664,2486

17

664,2159

Cálculo del peso del suelo seco 𝑾𝒔 =

%𝑾 =

𝑾𝒔𝒉 ∗ 𝟏𝟎𝟎 %𝑾 + 𝟏𝟎𝟎

𝑾𝒔𝒉 − 𝑾𝒔𝒔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑾𝒔𝒔

𝟖𝟗,𝟐−𝟖𝟎

%W=𝟖𝟎−𝟑𝟐,𝟐 ∗ 𝟏𝟎𝟎= 19,25%

𝟖𝟎∗𝟏𝟎𝟎

Ws= 𝟏𝟗,𝟐𝟓+𝟏𝟎𝟎 = 67,08 gr Determinación del peso específico para cada temperature 67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟔𝟒+ 67,08−𝟕𝟎𝟑,𝟏 =

67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟒𝟕+ 67,08−𝟕𝟎𝟑 =

67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟒𝟏+ 67,08−𝟕𝟎𝟑 =

67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟑𝟏+ 67,08−𝟕𝟎𝟐,𝟗 =

67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟐𝟒+ 67,08−𝟕𝟎𝟐,𝟖 =

para 30˚C

2,34

para 25˚C

2,34

2,35

para 23˚C

2,35

para 20˚C

2,35

para 18˚C

67,08

𝜸 = 𝟔𝟔𝟒,𝟐𝟏+ 67,08−𝟕𝟎𝟐,𝟕 =

2,35

para 17˚C

*Hasta esta parte calculamos los pesos específicos sin corregir. Para realizar la corrección utilizamos la tabla 2. Que se encuentra en el marco teórico donde nos muestra los valores del factor de corrección K de acuerdo a la temperatura. Corrección de pesos específicos relativos K = 0.9974 a 30o C K = 0.9988 a 25o C K = 0.9993 a 23o C K = 1 a 20o C K = 1.0004 a 18o C K = 1.0006 a 17o C

Peso específico corregir

sin Peso específico corregido

2,34

2,337

2,34

2,346

2,35

2,352

2,35

2,354

2,35

2,352

2,35

2,347

PROMEDIO = 2,348

RESULTADOS: Peso especifico de la arcilla orgánica es: 𝜸 = 𝟐, 𝟑𝟒𝟖

5-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: Análisis del resultado con datos de tablas. Se llegó a la conclusión de que los resultados obtenidos son satisfactorios. Comparación Tablas

Resultado de la práctica

𝜸 = 𝟐, 𝟑𝟒𝟖

Con esta comparación podemos sacar las siguientes conclusiones:  Cumplimos con los objetivos propuestos y También se puede decir, que de acuerdo a los cálculos realizados; la determinación del peso específico está en función de los pesos de los respectivos materiales (relación gravimétrica), como también está en función de la temperatura  Como conclusión final es importante realizar bien la práctica y tener los cuidados necesarios porque esta prueba resulta de vital importancia por tratarse de suelo que servirá para la construcción de una obra civil; ya que El peso específico es importante para poder determinar de qué clase de suelo se trata y que uso se le puede dar. RECOMENDACIONES:  Podemos recomendar que es necesario tener cuidado con las balanzas ya que muchas de ellas en laboratorio se hallan mal calibradas y en mal funcionamiento, puede que esto incida de gran manera en datos obtenidos y por consecuencia en los cálculos.  Para la disminución de temperatura se recomendaría utilizar otro método o uso de algún aparato ya q en el momento de introducir el frasco (aun lavador con hielo) y sacarlo para pesar, A las paredes externas del frasco se pegaban pequeñas pero considerables cantidades de agua, y se procedía a secar al frasco en esto se perdía tiempo y se temía a q el frasco no se secó completamente, y esto podría hacer varias las mediciones de peso. BIBLIOGRAFIA: Guía de laboratorio de suelos U.A.J.M.S. Libro guía Mecánica de suelos U.M.S.S. Fundamentos de ingeniería geotécnica - Braja m. Das La mecánica de suelos y las cimentaciones Prof. Dr. Jorge a. Capote Abreu D. William Lambe& Robert V. Whitman. Mecánica de suelos, 1976

Donald P. Coduto. Geotecnical engineering. Principles and practices, 1999 http://www.buenastareas.com http://es.slideshare.net

CUESTIONARIO 1-Realice un breve comentario sobre la metodología utilizada, haciendo notar sus inquietudes y sugerencias acerca del ensayo realizado.

Se debe dejar remojar los 65 gramos de muestra de suelo para que este pierda todo el aire posible. 2-Explique cómo se calcula el peso específico del material ensayado. Se debe aplicar la fórmula:

Ws  W fw  Ws  W fsw Dónde:



= Peso específico de un suelo

Ws

= Peso del suelo seco

W fw

= Peso del frasco lleno de agua (obtenida de la curva de

calibración del frasco + agua) W fws

= Peso del suelo, agua y el frasco

3-Explique en que se basa la ecuación general del ensayo.

Se basa en la relación entre el peso de un suelo y su volumen del mismo sin tomar en cuenta los espacios vacíos.

4-Haga una comparación de sus resultados con los establecidos en la bibliografía.

La curva de calibración obtenida del frasco más el agua es ascendente mientras que la curva de la bibliografía es descendente.