Número: Mecánica de Suelos. DuocUC Revisión Número: 0 Título Teoría Determinación de la Humedad Preparado por: Cristian Solís Chávez MS 01-00-01/a Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez 1 Aprobado por: Juan Niemann Soto I. DEFINICIONES Una de las propiedades índice más importante de los suelos finos es la humedad (w), la que se define como: w(%) = 100 * wW wS Con wW : peso del agua wS: peso suelo seco. La importancia de la humedad en un suelo se da por el hecho de que los suelos granulares y finos ( principalmente suelos finos) sus propiedades mecánicas cambian considerablemente. En una primera etapa( considerando inicialmente el suelo en estado seco) el agua aporta a mejorar las propiedades de resistencia, pero pasado cierto contenido de humedad(Humedad óptima: varía según el tipo de suelo) las propiedades de los materiales bajan en forma importante, hasta pasar de un estado sólido a un estado líquido. El suelo es un sistema discontinuo de partícula, un elemento de suelo constituye intrínsicamente un sistema de varias fases. La Figura Nº1 muestra un elemento típico de suelo que contiene 3 fases diferentes: sólida( partículas minerales), gaseosa y líquida( agua generalmente), la figura muestra se han separado las fases con el fin de facilitar la deducción de las relaciones entre ellas. Figura Nº1 Relaciones Volumétricas y Gravimétricas de los suelos Aire Va Vv Vacíos Líquido Sólido Con : V= Volumen total muestra Va= Volumen de aire Entonces: V= VV + VS ; Vw V Vs VS= Volumen del sólido Vw= Volumen de agua VV= Volumen de Vaciós. VV = Va + VW Mecánica de Suelos. DuocUC Título Teoría Determinación de la Humedad Revisión Número: 0 Preparado por: Cristian Solís Chávez Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez Número: MS 01-00-01/a 2 Aprobado por: Juan Niemann Soto Se pueden obtener con la figura 1 expresiones que relacionan las distintas fases. Existen tres importantes relaciones de volumen: A) Porosidad (n %): es la relación entre el volumen de vacíos( poros, huecos) y el volumen total. VV * 100 V n= B) Relación de Vacíos (e): es el cuociente entre el volumen de vacíos y el volumen del sólido. e= VV VS C) Grado de Saturación ( Sr% ): indica el porcentaje de volumen de vacíos que está relleno de agua. Así un valor de Sr = 0, indica un suelo seco y un Sr = 100, indica un suelo saturado y un suelo entre 0 y 100 un suelo parcialmente saturado. Sr = VW *100 VV Mecánica de Suelos. DuocUC Revisión Número: 0 Título Ensaye Determinación de la Humedad Preparado por: Cristian Solís Chávez Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez Número: MS 01-00-01/a 1 Aprobado por: Juan Niemann Soto DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD 1. OBJETIVO Este ensaye tiene como finalidad determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. 2. ANTECEDENTES GENERALES El contenido de humedad de un suelo esta constituida por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica. La importancia de determinar el contenido de humedad es que, junto con el contenido de aire del mismo, determinan las características más importantes para explicar el comportamiento de un suelo a los cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica, etc. 3. MÉTODOS 3.1 Método tradicional El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, donde la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas, o sea: w = (Ww / Ws ) * 100 (%) donde: w = contenido de humedad expresado en %. Ww = peso del agua existente en la masa de suelo. Ws = peso de las partículas sólidas. 3.2 Método según NCh 1515 Of.79 3.2.1 Equipo necesario a) Horno de secado. b) Balanza. Su precisión variará de acuerdo a la cantidad de muestra a pesar, según lo indicado en la tabla S01.1. c) Herramientas y accesorios: recipientes de porcelana, guantes, espátula y brocha. 3.2.2 Procedimiento a) Tomar una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de partículas, según la tabla S01.2. b) Colocar la muestra húmeda en un recipiente previamente tarado (Mr), para proceder a pesar la muestra húmeda más el recipiente, obteniendo Mh. c) Luego, colocar el conjunto dentro del horno durante 24 horas, a una temperatura de 110° +- 5° C. DuocUC Mecánica de Suelos. Revisión Número: 0 Título Ensaye Determinación de la Humedad Preparado por: Cristian Solís Chávez Número: MS 01-00-01/a Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez 2 Aprobado por: Juan Niemann Soto d) Transcurrido dicho tiempo, determinar el peso del recipiente con la muestra seca. 3.2.3 Cálculo - Calcular el contenido de humedad (w) de la muestra: w = ( Mh – Ms ) / ( Ms – Mr ) * 100 (%) donde: Mh = peso recipiente más la muestra de suelo húmedo (grs.) Ms = peso recipiente más la muestra de suelo seca (grs.) Mr = peso recipiente (grs.) DuocUC Revisión Número: 0 Título Ensaye Determinación de la Humedad Número: Mecánica de Suelos. Preparado por: Cristian Solís Chávez MS 01-00-01/a Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez 3 Aprobado por: Juan Niemann Soto 4. TABLAS S01.1 Cantidad de muestra a ensayar (grs.) Precisión de la balanza (gr.) 100 100 – 1000 1000 0,01 0,10 1,00 S01.2 Tamaño máximo de las partículas (mm.) 50 25 12,5 5 2 0,5 Cantidad a ensayar (grs.) 3000 1000 750 500 100 10 5. OBSERVACIONES a) se recomienda usar el horno a 60° C, para no falsear la humedad en suelos que contienen cantidades significativas de materia orgánica, yeso o ciertos tipos de arcillas. b) En la mayoría de los casos, el tiempo de secado varía dependiendo del tipo de suelo. Por ejemplo una muestra de arena puede secarse en sólo en algunas horas, ciertas arcillas podrán tardar más de 24 horas. En caso de que el tiempo establecido sea insuficiente, la muestra continuará en el horno hasta obtener pesadas consecutivas constantes transcurridas 4 horas entre ellas. c) Para evitar pérdidas de humedad, como también absorción de humedad atmosférica luego de extraer la muestra del horno, se recomienda el empleo de recipientes herméticos con tapa. d) Las muestras ensayadas para determinar la humedad, deberán ser descartadas y no se utilizarán en ningún otro ensayo. 6. Otros métodos para determinar el contenido de humedad. - Método del alcohol metílico. - Método del Speedy. - Método del pictómetro de aire diferencial. - Método nuclear. - Método de la aguja Proctor. DuocUC Revisión Número: 0 Título Ensaye Determinación de la Humedad Número: Mecánica de Suelos. Preparado por: Cristian Solís Chávez MS 01-00-01/a Fecha de vigencia: 01 – Enero - 2004 Revisado por: Cristian Solís Chávez 4 Aprobado por: Juan Niemann Soto CENTRO TECNOLOGICO DE LA CONSTRUCCION LABORATORIO DE CONSTRUCCION DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD PROYECTO : UBICACIÓN : TIPO DE SUELO : CONDICIÓN DE LA MUESTRA : FECHA MUESTREO : FECHA ENSAYO : Método secado al horno Muestra N° 1 2 Peso recipiente + suelo húmedo Peso recipiente + suelo seco Peso recipiente Peso suelo seco Peso agua Contenido de humedad (%) Humedad Promedio = Observaciones: % 3 4 5