CONTENIDO DE HUMEDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA Y ESTUDIO GRANULOMETRICO Everyn Marcela Villalba Manjarrez Doc. Ing. Oscar Egidio Rodríguez Universidad cooperativa de Colombia Facultad de ingenierías Informe de consulta Medellín-Colombia 2019 INTRODUCCION: El estudio de los suelos es fundamental en la realización de presas, canales, terraplenes, edificios, puentes, viaductos y muro de contención. El hombre se ha visto en la obligación de estudiar el suelo que hoy en día nos rodea con el fin de saber su comportamiento antes efectos exteriores causados por todo las cargas que se encuentran o se desee construir en la superficie de este. Por otra parte para determinar las características del suelo se requieren hacer estudios de laboratorio como el de humedad , gravedad específica y granulometría el primero sirve para conocer la cantidad de agua que presenta el suelo; el segundo permite establecer las características, porosidad, relación de vacíos, saturación y peso volumétrico, el tercero se utiliza para separar en diferentes fracciones los granos de tamaño superior a 0.075 mm (tamiz 200), en elementos como arenas, gravas y limos Esta consulta nos sirve para determinar ciertas características específicas del material en cuestión, el suelo. Una característica es el porcentaje de humedad que hay en el suelo esto lo podemos definir el peso del agua, sobre el peso de los sólidos, es decir, peso húmedo menos peso seco, sobre peso seco. Otra es la de Gravedad específica, la cual nos permite hallar la cantidad de vacíos que hay en un determinado suelo, y es tal vez el más importante, ya que nos permite clasificar un suelo. Palabras claves- Contenido de humedad, gravedad específica, granulometría, suelo, estudio y práctica. OBJETIVOS - Aprender a hallar el peso unitario de una muestra de suelo, y saber interpretar este valor. - Aprender a hallar la humedad que tiene determinado suelo, y aprender a interpretar este valor. - Hallar valores de gravedad especifica de un suelo determinado, con el cual nos podemos dar una idea de el tipo de suelo en cuestión. - Aprender a diferenciar la veracidad de los diferentes ensayos de laboratorio. - Reunir los resultados para dar una respuesta veraz a los problemas que se presentan en la mecánica de suelos. Aprender a relacionar la humedad, el peso específico, etc., para sacar una conclusión sobre el suelo. MARCO TEORICO CONTENIDO DEL AGUA: El contenido de agua o humedad es la cantidad de agua contenida en un material, tal como el suelo (la humedad del suelo), las rocas, la cerámica o la madera medida sobre la base de análisis volumétricos o gravimétricos. Esta propiedad se utiliza en una amplia gama de áreas científicas y técnicas, y se expresa como una proporción que puede ir de 0 (completamente seca) hasta el valor de la porosidad de los materiales en el punto de saturación. Es la relación entre el peso del agua libre más la absorbida en la muestra WW y el peso de la muestra secada al horno WS. 𝑊= WW ∗ 100 𝑊𝐷 Método del tacto- El método del tacto es un método sencillo y práctico. Se extraen muestras de suelo a distintas profundidades (0.00 a 30.00 y 30.00 a 60.00 cm) y se aprieta cada una de ellas hasta formar una bola; de acuerdo a su comportamiento se clasifica el grado de humedad. Imagen N° 1. Método del tacto. Método de la humedad- Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ±5º C. Balanza. Su precisión variará de acuerdo a la cantidad de muestra a pesar. Recipientes Tan reducidos como sea posible de acuerdo con el tamaño de la muestra y preferiblemente con tapa que cierre herméticamente. El material de que estén hechos deberá ser resistente a la corrosión y no deberá estar sujeto a cambios de peso o a desintegración debido a los repetidos cambios de temperatura. de más de 200 gr 4. Tenazas y espátulas. 5. Guantes. 2.- Procedimiento. 1. Pesar el recipiente (tara) para obtener el peso de un recipiente (tara) limpio y seco y anotar (W tara) 2. Colocar la muestra de suelo húmedo en el recipiente pesar y anotar (W tara + W suelo húmedo) 3. Colocar la tara con el suelo húmedo al horno a temperatura de 110 º𝐶 ± 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 el suelo seco con su tara y pesarlo, de esta forma obteniendo (W tara + W suelo seco) 6. Cálculos Datos del ensayo W tara W tara + W suelo húmedo W tara + W suelo seco Obtenemos W suelo seco = (W tara + W suelo seco) - (W tara) W suelo húmedo = (W tara + W suelo húmedo) - (W tara) W agua = (W suelo húmedo) – (W suelo seco) Contenido de humedad del suelo (porcentaje de humedad 𝜔%) W agua 𝜔% = W suelo seco x 100 GRAVEDAD ESPECIFICA: La gravedad específica es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad de una sustancia de referencia; equivalentemente, es la relación entre la masa de una sustancia y la masa de una sustancia de referencia para el mismo volumen dado. Este método tiene por objeto la determinación del peso específico de los sólidos de la fracción que pasan por el tamiz N°200 de un suelo, mediante el picnómetro. La fracción más gruesa, retenida en el tamiz, se ensayará siguiendo el Método de Ensayo para Determinar el Peso Específico. 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). El peso específico de los sólidos (Gs)- es la relación entre el peso por unidad de volumen de los sólidos (γs) y el peso por unidad de volumen del agua (γw) a temperatura de referencia especificada (Generalmente a 20° C) y libre de gas. 𝐺𝑠 = γs γ𝑤 El peso unitario de los sólidos (γs)- es el peso por unidad de volumen de la fase sólida sin vacíos. γ𝑠 = ws v𝑠 1.-Equipo necesario. -Picnómetro. Un frasco volumétrico de vidrio de 100 a 500 ml de capacidad, o una botella de 50 ml con tapón del mismo material. Este tapón llevará una pequeña perforación central para expulsar el aire y el exceso de agua, y se podrá introducir con facilidad en el cuello de la botella hasta una profundidad fija. -Balanzas. De sensibilidad 0,001 9 para el picnómetro de 50 ml, o de 0,01 9 para los frascos volumétricos mayores. - Termómetro de inmersión, con una apreciación de 1,0°C. -Bomba de vacío o dispositivo adecuado para hervir el contenido del picnómetro. -Utensilios diversos: horno, desecador, mortero de porcelana con su mazo, envases apropiados para el manejo y secado de las muestras. 2.- Muestra - La muestra a utilizarse en la determinación del peso específico de los sólidos puede ser húmeda o secada en horno. Su peso seco deberá ser por lo menos de 10 g para el picnómetro de 50 ml, o de 25g para el de 100 ml. Para picnómetros de más capacidad tómese una muestra proporcionalmente mayor. Si la muestra contiene partículas mayores que 2,00 mm, su peso mínimo deberá ser de 25 g. 3.- Procedimiento 1.- Desmenuzar la muestra con el mortero. 2.- Colóquese en el picnómetro la muestra preparada, cuidando de no perder ninguna partícula debido a que la muestra ha sido pesada previamente. Añádase agua destilada llenando el picnómetro hasta la mitad. Sáquese el aire atrapado dentro del contenido del picnómetro sometiéndolo a un vacío parcial utilizando la bomba de vacío. 3.- Llénese a continuación el picnómetro con agua destilada, o con el líquido utilizado para el ensayo, hasta la marca correspondiente. Límpiese y séquese por fuera; pésese y determínese la temperatura (t) del contenido. Imagen N°2. Uso de la gravedad especifica. GRANULOMETRIA: Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado, tal como se determina por análisis de tamices. El análisis granulométrico por tamizado se realiza hasta las partículas de suelo retenidas en el tamiz N.º 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. Curva granulométrica- Tomando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. La curva granulométrica permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. Imagen N°3. Clasificación de tamices según su graduación y tamaños. 1.- 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. 2.- 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. CONCLUSIONES Se conoció el procedimiento a seguir para el cálculo del contenido de humedad de un suelo. En conclusión los suelos con menor contenido de humedad son de gran utilidad para edificar estructuras sobre las mismas. 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. Se bebe tomar en cuenta la distribución de los tamices, ya que un error 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. Las muestras deben de estar completamente seca para su respectiva granulometría BIBLIOGRAFIA [ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL, GRAVEDAD ESPECÍFICA, PESO UNITARIO Y TAMIZADO 2009]. file:///C:/Users/luisa/Downloads/32091590ENSAYO-DE-HUMEDAD-NATURAL-GRAVEDAD-ESPECIFICA-PESOUNITARIO-Y-TAMIZADO.pdf [GRAVEDAD ESPECIFICA, CONTENIDO DE HUMEDAD]. https://www.fisicanet.com.ar/fisica/termoestatica/lb01_densidad.php [GRANULOMETRIA 2009]. https://www.ecured.cu/Granulometr%C3%ADa
