ESCUELA POLITECNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTALLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSPRACTICA N 10COMPACTACION

lvaro Fausto Lpez Guevara3er Semestre Ingeniera CivilFecha de realizacin del ensayo: 9-10 de mayo del 2013Fecha de entrega del informe: 17 de mayo del 2013

1. INTRODUCCION1.1 Objetivos del ensayo Determinar las caractersticas bsicas de una muestra mediante un mtodo de observacin basados en criterios como olor, color, textura y una idea de la distribucin granulomtrica del suelo. Clasificar a la muestra de suelo con criterios experimentales medidos en el laboratorio como distribucin granulomtrica y lmites de plasticidad. Clasificar al suelo segn las normas SUCS y AASHTO. Definir el concepto de dilatancia en suelos y determinar el grado de dilatancia del suelo en estudio. 1.2 Marco TericoIdentificacin de los suelosEl problema de la identificacin de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificacin. En el caso de este trabajo es colocarlo dentro del sistema unificado de clasificacin de suelos.La identificacin permite conocer las propiedades mecnicas e hidrulicas del suelo, atribuyndole las del grupo en que se site, naturalmente la experiencia juega un papel importante en la utilidad que se le pueda sacar de la clasificacin.En el sistema unificado hay criterios para la identificacin de suelos en el laboratorio; estos son del tipo granulomtrico y de caractersticas de plasticidad.Adems, y esta es la ventaja del sistema, se ofrecen criterios para identificacin en el campo, es decir, en aquellos casos en el que no se disponga de equipos de laboratorios para efectuar las pruebas necesarias para una identificacin estricta. Estos criterios, simples y expeditos se detallan a continuacin.Identificacin de suelos gruesos Los materiales constituidos por partculas gruesas se identifican prcticamente en forma visual. Extendiendo una muestra seca del suelo sobre una superficie plana puede juzgarse, en forma aproximada, de su graduacin, tamao de partculas, forma y composicin mineralgica.Para distinguir las gravas de las arenas pude utilizarse un tamao de cm equivalente a la malla 4, y para la estimacin del contenido de finos basta considerar que las partculas de tamao correspondiente a la malla 200 son las ms pequeas y pueden distinguirse a simple vista.En lo referente a la graduacin del material de tenerse bastante experiencia en el examen visual, pues se comparan los materiales mal graduados de los bien graduados, obtenidos en laboratorioEn algunos casos es importante determinar la integridad de las partculas constituyentes del suelo, en cuyo caso se realiza un examen cuidadoso. Las partculas de origen gneo se identifican fcilmente, las partculas intemperizadas se reconocen por las decoloraciones y la relativa facilidad en que se desintegran.N MATERIATRMINOS

NombreAnotar nombre (bolones, gravas, arena) con adjetivos de los constituyentes secundarios, el tamao mximo visible y, en el caso de que sea superior al tamiz 80mm (3), anotar el porcentaje estimado de partculas superiores a dicho tamiz (bolones), referido al total del suelo.

Distribucin de tamaosAnotar porcentaje aproximado en peso de grava, arena y finos para la fraccin de suelo que pasa por el tamiz 80mm

ColorUtilizar como mximo dos colores, o bien, la notacin Munsell; anotar presencia de manchas y/o bandas.

GraduacinBien graduada o pobremente graduada(uniforme); anotar para las gravas y arenas el tamao predominante, con uno de los siguientes adjetivos: media, gruesa o fina.

PlasticidadAnotar plasticidad de la fraccin fina (ninguna, baja, media o alta)

OlorNinguno, trreo u orgnico

Forma de partculasAngular, subangular, subredondeado o redondeado

HumedadSeco, hmedo, mojado o saturado

Compacidad NaturalDensa o suelta

EstructuraAnotar la estructura dominante; estratificado, laminado, homogneo, vesicular, etc.

CementacinDbil, fuerte

OrigenPrecisar el origen del suelo.

Materia orgnicaSin indicios, mediana o abundante

Smbolo del GrupoDe acuerdo con la nomenclatura

Nombre del SueloNombre tpico, seguido del nombre local (si lo tiene)

Identificacin de suelos finos Una de las ventajas de este sistema es la identificacin de suelos finos con algo de experiencia. El mejor modo de adquirir esta experiencia sigue siendo el aprendizaje al lado de quien ya lo posea.Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en el campo son la investigacin de las caractersticas de dilatancia, de tenacidad, y de resistencia en estado seco. El color y el olor del suelo pueden ayudar, especialmente en suelos orgnicos.El conjunto de pruebas se efecta en una muestra previamente cribada por la malla 40, en ausencia de ella, previamente sometido a un proceso manual equivalente.N MATERIATRMINOS

Nombre Anotar nombre (limo, arcilla, orgnico)con adjetivo de los constituyentes secundarios, el tamao mximo visible y, en el caso de que sea superior al tamiz 80mm (3"), anotar el porcentaje estimado de partculas superiores a dicho tamiz (bolones), referido al total del suelo.

Distribucin de tamaosAnotar el porcentaje aproximado en peso de grava, arena y finos para la fraccin desuelo que pasa por el tamiz 80mm (3").

ColorUtilizar como mximo dos colores, o bien, la notacin Munsell; anotar presencia de manchas y/o bandas.

OlorNinguno trreo u orgnico.

DilatanciaNinguna, lenta o rpida.

Resistencia SecaMuy baja, baja, media, alta o muy alta.

PlasticidadNinguna, baja, media o alta.

HumedadSeco, hmedo, mojado o saturado

ConsistenciaBlanda, media, firme, muy firme o dura, estimarla basado en la facilidad para penetrar el dedo ndice y/o pulgar.

EstructuraAnotar la estructura dominante; estratificado laminado, homogneo, vesicular, etc.

CementacinDbil o fuerte.

OrigenPrecisar el origen del suelo (fluvial, artificial, etc.)

Materia OrgnicaSin indicios, mediana o abundante.

Smbolo del GrupoDe acuerdo con la nomenclatura USCS.

Nombre del Suelo Nombre tpico, seguido del nombre local (si lo tiene).

DilatanciaEn esta prueba, una pastilla en el contenido de agua necesario para que el suelo adquiera una consistencia suave, pero no pegajosa, se agita alternativamente en la palma de la mano, golpendola contra la otra mano, mantenindola apretada entre los dedos. Un suelo fino, no plstico, adquiere con el anterior tratamiento, una apariencia de hgado, mostrando agua libre en su superficie, mientras se le agita, en tanto que al ser apretado entre los dedos, el agua superficial desaparece y la muestra se endurece, hasta que, finalmente empieza a desmoronarse como un material frgil, al aumentar la presin. Si el contenido de agua de la pastilla es el adecuado, un nuevo agitado har que los fragmentos, producto del desmoronamiento vuelvan a constituirse.Cambia su consistencia y con la que el agua aparece y desaparece define la intensidad de la reaccin e indica el carcter de los finos del suelo.

TenacidadLa prueba se realiza sobre un espcimen de consistencia suave, similar a la masilla. Este espcimen s rola hasta formar un rollito de unos 3 mm. De dimetro aproximado, que se amasa y vuelve a rolar varias veces. Se observa como aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo se acerca al lmite plstico. Sobrepasado el lmite plstico, los fragmentos en que se parta el rollito se juntan de nuevo y amasan ligeramente entre los dedos, hasta el desmoronamiento final.Resistencia en estado secoLa resistencia de una muestra de suelo, previamente secado, al romperse bajo presiones ejercidas por los dedos, es un ndice del carcter de su fraccin coloidal. Los limos exentos de plasticidad, no presentan ninguna resistencia en estado seco y sus muestras se desmoronan con muy poca presin digital. Las arcillas tienen mediana y alta resistencia al desmoronamiento por presin digital.Color En exploraciones de campo el color es un dato til para diferenciar diferentes estratos y para identificar tipos de suelo, cuando se posea la experiencia necesaria. Como datos se tiene que por ejemplo: el color negro indica la presencia de materia orgnica, los colores claros y brillosos son propios de suelos inorgnicos.OlorLos suelos orgnicos tienen por lo general un olor distintivo, que puede usarse para identificacin; el olor es particularmente intenso si el suelo est hmedo, y disminuye con la exposicin al aire, aumentando por el contrario, con el calentamiento de la muestra hmeda.

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2. CALCULOS Y METODO OPERATIVO2.1 Materiales2.1.1 Contenido de Humedad Cpsulas metlicas Cpsulas de porcelana Balanza de precisin con aproximacin 0.01g Esptula Muestra de suelo hmedo Horno de temperatura constante Horno microondas

2.1.2 Limites de Plasticidad Copa de Casagrande Ranurador Capsulas metlicas Piseta Balanza electrnica con aproximacin 0.01g Franela Recipiente de mezclado Esptula Horno de secado de temperatura constante2.1.3 Granulometra por lavado Juego de tamices Balanza Horno elctrico Cepillo de cerdas metlicas Brocha Recipiente recolector

2.2 Procedimiento2.2.1 Contenido de humedad Identificar las tres cpsulas metlicas que se utilizarn para encontrar el contenido de humedad, asegurarse de que no existan residuos de tierra en stas Pesar en la balanza de precisin las cpsulas, registrar su valor. Con la esptula colocar la muestra de suelo hasta que ocupe aproximadamente las tres cuartas partes del volumen de cada cpsula, pesar y registrar su valor. Ubicar las muestras en la bandeja y con cuidado colocarla en el horno, dejar la muestra a secado durante 18 horas aproximadamente. Extraer las muestras del horno y registrar su peso.2.2.2 Limites de plasticidadLimit Lquido Tomamos aproximadamente 250g de la muestra de suelo cohesivo y plstico, lo colocamos en el recipiente metlico, con la ayuda de la esptula mezclamos la muestra y aadimos una pequea cantidad agua hasta obtener una mezcla homogenizada, formando una pasta lo ms slida posible. Colocamos una porcin de la muestra en la Copa de Casagrande, tratando de mantener una superficie de suelo horizontal y sin llenarla totalmente. Con el ranurador realizamos la hendija en el centro y damos vuelta la manija a razn de 2 golpes por segundo, de tal manera que la hendija se cierra para aproximadamente 40 golpes. Si la hendija en el suelo se cierra con menos de 40 golpes debemos secar la muestra moldeando el suelo con la mano, en caso contario si se requieran ms de 40 golpes para cerrar la hendija debemos agregar agua en pequeas cantidades hasta cumplir con los 40 golpes aproximadamente. Se realiza el mismo procedimiento para cerrar la ranura con 30, 20 y 10 golpes respectivamente. Para el contenido de agua en el suelo que satisfaga el cierre de la ranura en 40, 30,20 y 10 golpes, se toma una muestra de aproximadamente 10g se la pesa, se pesa su recipiente, se lo identifica y se lleva al horno para su pesado posterior.Limit Plstico Con una fraccin del suelo usado para la obtencin del lmite lquido moldeamos una esfera de aproximadamente 3cm de dimetro. Se rueda la muestra con la palma de la mano sobre una superficie lisa, hasta formar un cilindro de 3mm de dimetro y una longitud de 10cm. Se realiza el cilindro tantas veces como sean necesarias aadiendo agua, amasando la muestra hasta obtener el porcentaje de humedad necesario para obtener un cilindro de 3mm de dimetro fracturado en segmentos de aproximadamente 1 cm. Cuando logramos que el cilindro de 3mm de dimetro se fracture de esta manera, repartimos los pedazos en 2 recipientes, se pesa el suelo en los recipientes, sus recipientes y se lleva al horno luego de haber identificado las tapas metlicas. 2.2.3 Granulometra Mtodo por Lavado Se vaca el material sobre los tamices N 40 y N 200. Se pone los tamices bajo un chorro de agua y se lava lo mejor posible procurando eliminar todos los finos. Para este propsito se disgrega el material suavemente con las yemas de los dedos. Continuamos con este mtodo hasta que el agua que sale de los tamices salga lo ms transparente posible, indicativo de que se han lavado gran parte de los finos. Se recoge el suelo acumulado en los tamices en un recipiente procurando escurrir la mayor cantidad de agua y se procede a secarlas en el horno. Se toma una muestra de suelo de 300g, la misma que es ideal para este anlisis granulomtrico son lavado. Se coloca el juego de tamices en el orden N 4, N 10, N 20, N 40, N 100, N 200 y al final del arreglo de tamices colocamos un recipiente metlico recolector para recoger finos con dimetros equivalentes inferiores al tamiz N 200. Se echa la muestra de suelo en el primer tamiz, tratando en lo posible de minimizar la perdida de finos, y se agita el juego de tamices manualmente por aproximadamente 3 minutos Se separan los tamices cuidadosamente y se pesa el contenido de cada uno.

2.3 Clculos2.3.1 Contenido de Humedad

Para este caso en particular tenemos:

=32.70%Realizamos el mismo procedimiento para las tres capsulas restantes y encontramos un contenido de humedad promedio de la muestra de suelo.2.3.2 Limite Lquido Para encontrar el lmite lquido es necesario encontrar el contenido de humedad de las muestras de suelo en las cuales las ranuras hechas en la Copa de Casagrande cerraron para 40, 30, 20 y 10 golpes; el cual se lo puede encontrar por el mtodo anterior.Adems es necesario realizar una regresin lineal entre el contenido de humedad y el logaritmo del nmero de golpes, obteniendo una ecuacin caracterstica. El valor de esta ecuacin para 25 golpes es el lmite lquido del suelo.

W%=41.492.3.3 Limite PlsticoLos lmites lquido y plstico se los calculan como contenidos de humedad.

De esta manera encontramos la relacin en porcentaje entre el peso del agua y el peso de la fase slida.Para la primera muestra:

Repetimos para las restantes tres muestras y encontramos un lmite plstico promedio.

2.3.4 GranulometraCon datos experimentales se obtuvo la siguiente tabla mostrada en la seccin tablas del informe:Tamiz NAbertura (mm)Peso retenido (g)% Retenido% Retenido Acumulado% Pasa

44.7500.000.00100.00

1021.551.041.0498.96

200.857.555.056.0993.91

400.42513.659.1315.2184.79

600.2515.5510.4025.6174.39

1000.1513.458.9934.6165.39

2000.07520.9514.0148.6251.38

Bandeja-76.8451.38100.000.00

TOTAL-149.54100.00

Se tom en cuenta los pesos de finos lavados, pues como se pudo comprobar en la identificacin visual del suelo, se trata de un suelo cohesivo y al no tomar en cuenta la masa de material fino lavado, estaramos cometiendo un error al omitir este material.

3. TABLAS3.1 Contenido de humedadRecipientePeso delPeso del rec.Peso del rec.Peso dePeso delContenido de

NRecipiente(g) y suelo humedo(g)y suelo seco(g)agua(g)suelo seco(g)humedad %

LS1910.1434.0930.283.8120.1418.92

JA19.6144.7936.178.6226.5632.45

L5599.8136.7028.158.5518.3446.62

32.66

3.2 Limite LquidoCapsulaNNumero de golpesPeso Capsula(g)Pesocapsula+suelohumedo(g)Pesocapsula+sueloseco(g)Peso sueloseco(g)Peso agua(g)w%

554210.1617.8815.735.572.1538.60

363210.0619.6216.856.792.7740.80

44219.4620.4717.197.733.2842.43

4399.0824.0919.3510.274.7446.15

Grafico1. Curva de Fluidez

LL=41.49IP=15.68LP=25.74IP=15.75

3.3 Limite plsticoCapsulaNPeso Capsula(g)Pesocapsula+suelohumedo(g)Pesocapsula+sueloseco(g)Peso sueloseco(g)Peso agua(g)w%

26010.1412.1611.791.650.3722.42

LP2119.3710.3610.150.780.2126.92

CS19.0410.610.261.220.3427.87

25.74

3.4 GranulometraTamiz NAbertura (mm)Peso retenido (g)% Retenido% Retenido Acumulado% Pasa

44.7500.000.00100.00

1021.551.041.0498.96

200.857.555.056.0993.91

400.42513.659.1315.2184.79

600.2515.5510.4025.6174.39

1000.1513.458.9934.6165.39

2000.07520.9514.0148.6251.38

Bandeja-76.8451.38100.000.00

TOTAL-149.54100.00

Grafico 1. Curva Granulomtrica

3.4.1 Porcentajes de Gravas, Arenas y Finos%Gravas0

%Arenas48.62

%Finos51.38

4. CONCLUSIONES En la identificacin de la muestra de suelo, realizado en una etapa previa a los estudios de laboratorio, se observaron las siguientes caractersticas: color negro oscuro, con presencia de materia orgnica (pequeas races), cierto olor a materia orgnica y humedad, de dilatancia lenta y consistencia dura una vez seco. Estas caractersticas nos dan la idea de un suelo con altos contenidos de finos con gran capacidad de absorcin de agua que secos se tienen una resistencia al corte muy alta, pero con bajos contenidos de humedad se comportan como material plstico y con poca resistencia. En cuanto a al granulometra el porcentaje de suelos que atraviesa el tamiz N200 es mayor que el 50%, por lo que se trata de un suelo fino con un ndice plstico IP=15.75 y con IP dado por la ecuacin de la carta de plasticidad IP=15.68, encontrndose muy cercano en una magnitud del (3-5%) de la recta que separa arcillas de limos, con su lmite liquido de 41.49 se lo clasifica como ML-CL , o una arcilla limos de baja plasticidad. De acuerdo al sistema AASHTO el suelo se clasifica como material arcillo-limoso por su porcentaje mayor al 35% pasando la malla 200 con su IP=15.75, LL=41.49, IG=5.47 e IP