Contenido de humedad
1.- Definición. El contenido de humedad es la relación que existe entre el peso de agua contenida en la muestra en estado natural y el peso de la muestra después de ser secada en el horno a una temperatura entre los 105°-110° C. Se expresa de forma de porcentaje, puede variar desde cero cuando está perfectamente seco hasta un máximo determinado que no necesariamente es el 100%. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este, por ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. 2.- Equipos. 1. Horno de secado 2. Taras y recipientes resistentes a altas temperaturas y corrosión. 3. Balanza digital con una precisión de 0.01gr para muestras de menos de 200 gr y 0.1gr para muestras de más de 200 gr 4. Tenazas y espátulas. 5. Guantes.
3.- Procedimiento. 1. Pesar el recipiente (tara) para obtener el peso de un recipiente (tara) limpio y seco y anotar (W
tara)
2. Colocar (W
tara +
la W
muestra
de
suelo
húmedo
en
el
recipiente
pesar
y
anotar
suelo húmedo)
3. Colocar la tara con el suelo húmedo al horno a temperatura de 110 º
105ºC, hasta que
el peso sea constante (12h. a 16h.) 4. Retiramos la tara del horno y esperamos a q alcance la temperatura ambiente. 5. Tomamos (W
tara
+W
6. Cálculos
el
suelo
suelo seco)
seco
con
su
tara
y pesarlo,
de esta
forma
obteniendo
Datos del ensayo W tara W tara + W
suelo húmedo
W tara + W
suelo seco
Obtenemos W suelo seco
= (W
tara
+W
W suelo húmedo = (W
tara +
W agua
suelo húmedo)
= (W
W
suelo seco)
- (W
suelo húmedo)
tara)
- (W tara)
– (W suelo seco)
Contenido de humedad del suelo (porcentaje de humedad
)
x 100
4.- Conclusiones. Se conoció el procedimiento a seguir para el cálculo del contenido de humedad de un suelo. Aunque se pudiera pensar que esta práctica por su grado de sencillez pudiera ser poco importante, pues resulta ser todo lo contrario ya que como hemos aprendido en nuestros cursos de mecánica de suelos el agua es de suma importancia en el estudio de los suelos ya que en suelos arcillosos el agua es la que toma la carga o la descarga que se pueda generar en un estas, es por ello que conocer el contenido de agua con que cuenta un suelo es de suma importancia para suponer como se va a comportar este. En conclusión los suelos con menor contenido de humedad son de gran utilidad para edificar estructuras sobre las mismas.
PESO ESPECIFICO DE SUELOS
1.- Definición. Peso especifico de sólidos es la relación del peso de la fase solida entre el volumen de la fase solida. Expresado como.
s = El peso específico de los componentes del suelo es variado, por ejemplo menor de 2,5 gr/cm3 (humus y yeso), 2,5 a 3,0 (arcillas, cuarzo, feldespatos, calcitas, micas), de 3,0 a 4,0 (limonitas,
piroxenos,
olivinos)
y
mayor
de
4,0
(hematitas
y
magnetitas).
No obstante, considerando que la mayor parte de los componentes del suelo (aluminosilicatos, sílice) poseen una densidad oscilante entre 2,6 y 2,7 g/cm3, se toma un valor medio de 2,65 gr/cm3 (valor adoptado al realizar el análisis granulométrico). El contenido de los distintos elementos constituyentes de los suelos es el que determina las variaciones de su densidad real, por lo que la determinación de este parámetro permite por ejemplo estimar su composición mineralógica. Si la densidad real es muy inferior a 2,65 gr/cm3, podemos pensar que el suelo posee un alto contenido de yeso o de materia orgánica, si es significativamente superior a 2,65 gr/cm3 podemos inferir que posee un elevado contenido de óxidos de Fe o minerales ferromagnésicos. La gravedad específica se define como la relación entre el peso especifico de los solidos y el peso especifico del agua destilada a 4ºC. Se expresa. G= = El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílica. Método del picnómetro Este método consiste en obtener el volumen de una muestra de suelo en forma indirecta, determinando por pesada el volumen de agua existente en un recipiente (picnómetro) con y sin muestra de suelo. El picnómetro se pesa vacío (valor A) y perfectamente seco en una balanza de precisión. Con ayuda de un embudo se agrega suelo tamizado por 2 mm, cuya humedad es conocida, hasta formar sobre el fondo del picnómetro una capa de aproximadamente 1 cm de espesor. Se pesa nuevamente (valor B). La diferencia entre los valores B y A nos da el peso en gramos del suelo que multiplicado por el factor de humedad nos da el valor del suelo seco a
105 110 °C (valor P). Se agrega con cuidado agua en el picnómetro hasta aproximadamente una tercera parte de su capacidad y se agita cuidadosamente para eliminar las burbujas de aire que pudieran quedar retenidas entre las partículas de suelo. Para asegurar la completa extracción del aire se coloca el picnómetro con su contenido en un desecador por unos minutos. Finalmente se llena con agua el picnómetro hasta el borde y se coloca el tapón en forma tal que no queden aprisionadas burbujas de aire en su interior. El agua derramada se seca con papel de filtro para que el picnómetro quede totalmente seco. Se lo pesa en una balanza de precisión obteniendo el valor D.Se vacía el picnómetro, se lo lava, se lo llena con agua destilada y se lo vuelve a pesar (valor E). Esta última pesada determina el volumen del picnómetro. El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión la densidad de líquidos. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos líquidos pesando el picnómetro con cada líquido por separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un líquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un líquido dentro del picnómetro respecto de la masa correspondiente de agua, obtendremos la densidad relativa del líquido respecto a la del agua a la temperatura de medición. El picnómetro es muy sensible a los cambios de concentración de sales en el agua, por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la densidad de líquidos biológicos en laboratorios de análisis clínicos, entre otras aplicaciones.
2.- Equipos. 1. Muestra del suelo 2. Frascos volumétricos o picnómetros. 3. Balanza con sensibilidad de 0.01g. 4. Horno o cocina de secado. 5. Bomba de vacío o estufa para eliminar el aire del suelo. 6. Agua desairada. 7. pipeta. 8. termómetro graduado. 9. embudo. 10. espátulas.
3.- Procedimiento. Se debe tener listo todo el material para proceder con el laboratorio. Debemos tener un picnómetro de una capacidad de unos 500 cc. Separamos 300 gr. de suelo húmedo, y machacamos la muestra. Secamos la muestra en el horno a una temperatura aproximada de 110° C, luego que la muestra esté seca la sacamos del horno y la enfriamos en baño maría. De la muestra seca pesamos 90 gr. (Ps) y anotamos en (b) ya que nuestro picnómetro es de 500 cc. Con un termómetro medimos la temperatura del agua que vamos a utilizar, el agua debe estar entre 18° a 22° C y para nuestro laboratorio el agua tiene una temperatura de 20° C. Llenamos agua en el picnómetro hasta que el menisco este en la marca, secando el cuello con la varilla envuelta en papel absorbente. Pesamos en picnómetro + agua (a). Sumamos nuestra muestra seca + (picnómetro + agua) (a + b = d). El suelo seco vaciamos en el picnómetro, para este laboratorio utilizamos el picnómetro de vidrio, como se ve en la figura. El picnómetro debe tener una inclinación de 45º y sobre una toalla giramos el picnómetro por 5 minutos, realizamos esta operación para poder eliminar las burbujas de aire que existe en ella. Luego llenamos el picnómetro con agua hasta su marca de registro utilizando la perilla de goma lavamos el embudo y el cuello del picnómetro. De nuevo envolvemos la varilla con papel absorbente y limpiamos el cuello del picnómetro ya que queremos eliminar residuos de suelo vegetal. 5.14. Después de que el cuello del picnómetro este bien limpio pesamos el picnómetro + agua + muestra y anotamos en (c). Para determinar el volumen de las partículas de suelo sólido (Vs), restamos d – c. Para obtener el valor de la Gravedad Específica o Peso Específico del suelo (G), dividimos el peso del suelo seco (Ps) entre el volumen de los sólidos (Vs). El factor de corrección que utilizamos para 20° C, K = 1. Y por último para calcular el valor real de la Gravedad Específica o Peso Específico, multiplicamos el valor inicial del P.e. (G) por el factor de corrección (K).
4.- Conclusiones. En laboratorio de suelos, realizamos el ensayo de peso específico el cual nos permite hallar la cantidad de vacíos que hay en un determinado suelo. La gravedad especifica de un material, nos permite decir qué clase de material puede ser, teniendo en cuenta su peso, ya que es una relación de pesos del material. Como recomendación hay que tener en cuenta que al meter al horno un suelo, el material que este compuesto, no se disgregue con el calor, no se queme, o en fin que no pierda peso para que
los
datos
del
peso
del
suelo
seco,
sean
los
verdaderos.
Otra recomendación que puedo dar para tratar de eliminar las causas de posibles errores en el ensayo es la eliminación incompleta del aire no disuelto, el mal secado del picnómetro, la imprecisión en las pesadas. La balanza debe ser la misma en todas las etapas e idénticas a la que se empleo en la calibración, la temperatura no uniforme del contenido del picnómetro, entre otras.
GRANULOMETRIA POR TAMIZADO 1.- Definición. El análisis granulométrico de un suelo consiste en determinar los diferentes tamaños de las partículas y los porcentajes en que esos tamaños intervienen en su universo que lo componen. Es un indicativo para determinar ciertas propiedades de los diferentes suelos y para proceder a su clasificación. El análisis granulométrico por tamizado se realiza hasta las partículas de suelo retenidas en el tamiz Nº 200 (0.074), y consiste en hacer pasar el suelo a través de un juego de tamices de aberturas conocidas. Por lo tanto, el tamaño o diámetro de las partículas está definido por la dimensión lateral o lado de la abertura cuadrada del tamiz. Existen diferentes tipos de tamices con diferente graduación pero los más usados son:
Según el tamaño de partículas los suelos se clasifican de la siguiente manera:
2.- Equipos.
Tamices de malla cuadrada.
Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.
Horno de secado.
Taras y recipientes.
Cepillos y brochas.
Muestra representativa del suelo.
3.- Procedimientos. Fases de ensayo: Cuarteo de la muestra. Secado en el horno. Tamizado de la muestra. Pesado del material en cada tamiz. Corrección y cálculos. 1) Mezclar la muestra para obtener una mezcla uniforme, dividir la muestra uniforme en cuatro partes iguales y tomar solo dos de las cuatro partes. 2) Pesar la muestra seleccionada y llevar al horno por 24 horas. 3) Después de secar la muestra en el horno se enfría la muestra. Generalmente se usa un ventilador para acelerar el enfriado. 4) Una vez seca y fría la muestra en el horno, esta se debe pesar. Se anota el peso de la muestra secada al horno (Ws). 5) La muestra se echa por la parte superior de la serie de tamices y luego se sacude por espacio de diez a quince minutos. Se debe tener cuidado de no perder material durante el zarandeo. 6) Luego de tamizado se procede a pesar el material retenido en cada tamiz y en la base (PRP). 7) Sumar todos los pesos retenidos parciales PRP, determinar la siguiente diferencia (Ws-PRP), si el resultado es menor del 3% de (Ws) el error es aceptable y se corregirá tal error repartiendo a todos los PRP, de lo contrario se repetirá el ensayo.
8) Calcular los porcentajes de los pesos retenidos en cada tamiz (%RP), mediante la siguiente expresión.
9) Determinar los porcentajes retenidos acumulados en cada tamiz (% RA), para lo cual se sumaran en forma progresiva los % RP. Es decir. % RA1 = %RP1 % RA2 = %RP1 + % RP2 % RA3 = % RP1 + % RP2 + % RP3, etc. 10) Determinar los porcentajes acumulados que pasan en cada tamiz. % que pasa = 100% - % RA 11) Dibujamos la curva granulométrica en escala semi-logaritmica, en el eje de las abscisas en escala logarítmica se registrara la abertura de los tamices en milímetros, y en eje de ordenadas en escala natural se registrara los porcentajes acumulados que pasan por los tamices que se utilizan. 12) Determinar los coeficientes de uniformidad de curvatura.
13) Presentación de tablas de resultados Ws= 905 g
D10: 0.27 D30: 2.5 D60: 11 Cu: 40.7 Cc: 2.10
4.- Conclusiones. Se bebe tomar en cuenta la distribución de los tamices, ya que un erro en el procedimiento ocasionaría una variación en los resultados. No olvidar al tamizar una muestra de suelo colocar la base y la tapa de la serie, para evitar fugas de partículas de suelo. No debe de exceder la muestra a cada tamiz por el método manual debido a que daña el tamiz(sobre carga de la malla). Las bandejas antes y después de la practica han de estar limpias como también los tamices (limpiar con la brochas). No se debe golpear los tamices con la mesa, se golpeara en forma suave sobre un superficie blandas como periódicos. Las muestras deben de estar completamente seca para su respectiva granulometría.
