CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL, LIMITES DE CONSISTENCIA Y ANALISIS GRANULOMETRICO

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA.
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EN CONSERVACIÓN DE
SUELOS Y AGUA.
ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA DE CONSERVACIÓN DE
SUELOS Y AGUA.
PRACTICA FINAL
CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL, LIMITES DE CONSISTENCIA Y
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO DEL SUELO DEL AREA
DE CONSTRUCCION DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA EN
INFORMÁTICA Y SISTEMAS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
DE LA SELVA Y DE LA CANTERA MICAELA BASTIDAS.
CURSO
:
ESTUDIANTES :
DOCENTE:
MECANICA DE SUELOS
ACHA ALHUAY, Norma Inés.
LEVANO CRISOSTOMO, JOSE
TINGO MARÍA – PERÚ 2016-I.
I.
INTRODUCCION.
La humedad del suelo influye en muchas propiedades físicas, tales
como la densidad aparente, espacio poroso, compactación, penetrabilidad,
resistencia al corte, consistencia, succión total de agua y color del suelo. La
humedad del suelo es muy dinámica y depende del clima, vegetación,
profundidad del suelo, y de las características y condiciones físicas del perfil.
El análisis de consistencia se utilizan para caracterizar el
comportamiento de los suelos o capas granulares y se basan en los 4 estados
de consistencia según su humedad, limite líquido, limite plástico y índice de
plasticidad
Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la
separación en tamaños de las partículas del suelo, ya que estos análisis son
importantes para construcciones y edificaciones.
Por este fundamento se realizó esta práctica de determinar el
contenido de humedad natural, límites de consistencia y análisis granulométrico
por tamizado del suelo del área de construcción de la Facultad de Ingeniería en
Informática y Sistemas de la Universidad Nacional Agraria de la selva y de la
Cantera Micaela Bastidas.
1.1.
OBJETIVOS
1.1.1.
Objetivo general.
- Determinar el contenido de humedad natural, límites de
consistencia y análisis granulométrico por tamizado del suelo del área de
construcción de la Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas de la
Universidad Nacional Agraria de la selva y de la Cantera Micaela Bastidas.
1.1.2.
Objetivo especifico
-
Determinar el contenido de humedad natural de las dos
muestras de suelo.
-
Determinar límites de consistencia de las dos muestras de
suelo.
-
Obtener la gráfica de límite líquido de las dos muestras de
suelo.
-
Determinar el análisis granulométrico por tamizado de las dos
muestras de suelo.
-
Obtener la curva granulométrica.
II.
2.1.
REVISION LITERATURA.
Contenido de humedad natural.
Es la masa de agua contenida por unidad de masa de sólidos del
suelo. La humedad del suelo se puede expresar gravimétricamente, con base
en la masa, o volumétricamente, con base en el volumen. La humedad
gravimétrica (w) es la forma más básica de expresar la humedad del suelo.
Tiene las unidades de kg kg-1
1.1.1.
Principio del método
Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo
hasta un peso constante en un horno o estufa controlado a 110 ± 5 °C*; El peso
del suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las
partículas sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerado como
el peso del agua.
𝑤 (%) =
𝑤𝑤
𝑥100
𝑤𝑠
Donde ww: peso total de la fase líquido de la muestra de suelo (peso de agua).
Ws: peso total de la fase solida de la muestra de suelo (peso de seco del
solido)
2.2.
Límites de consistencia.
2.2.1.
Los límites de Atterberg
Se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos o
capas granulares y se basan en los 4 estados de consistencia según su
humedad:
2.2.2.
Límite Líquido (LL)
Es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del
suelo seco, existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el
estado líquido del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el
contenido de humedad necesario para que las dos mitades de una pasta de
suelo de 1 cm. de espesor fluyan y se unan en una longitud de 12 mm.,
aproximadamente, en el fondo de la muesca que separa las dos mitades,
cuando la cápsula que la contiene golpea 25 veces desde una altura de 1 cm.,
a la velocidad de 2 golpes por segundo.
𝐿𝐿 = 𝑊𝑁 ∗ (
𝑁 0.121
)
25
Donde: LL= limite liquido
W N = contenido de humedad natural
N = Numero de golpes.
2.2.3.
Limite Plástico (LP)
Es el contenido de humedad del suelo en el límite entre los estados
semisólido y plástico. La plasticidad puede definirse como la propiedad de un
material por el cual es capaz de soportar deformaciones rápidas sin rebote
elástico, sin variaciones volumétricas apreciables y sin desmoronarse
o agrietarse.
limite plastico =
peso del agua
∗ 100
peso de suelo secado al horno
2.2.4.
Índice de Plasticidad (IP)
Es la diferencia entre los límites líquido y plástico, es decir, el rango
de humedad dentro del cual el suelo se mantiene plástico.
𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃
2.3.
Análisis granulométrico
El análisis granulométrico de una muestra de suelo consiste en
determinar la proporción relativa en peso de los diferentes tamaños de granos,
definidos por las aberturas de las mallas utilizadas.
La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en
un gráfico semilogarítmico como el indicado en la figura donde en abscisas se
indican los diámetros de partículas y en ordenadas el porcentaje en peso que
pasa.
A partir de la curva de distribución granulométrica, se pueden
obtener diámetros característicos tales como el D10, D30, D60. El diámetro D
se refiere al tamaño de partículas y el subíndice denota el porcentaje de
material que pasa.
Figura 1. Curva granulométrica.
2.3.1.
Curva granulométrica
Al realizar el análisis granulométrico distinguimos en las partículas
cuatro rangos de tamaños:

Grava: Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm.

Arena: Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que
0.074 mm.

Limo: Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que
0.002 mm.

Arcilla: Constituida por partículas menores que 0.002 mm.
III.
3.1.
MATERIALES Y METODOS
Ubicación de la zona de estudio.
La presente practica fase campo se realizó para la muestra Nº 1
de la calicata Nº 4 del área de construcción de la Facultad de Ingeniería en
Informática y Sistemas de la Universidad Nacional Agraria de la selva y para la
muestra Nº 2 de la Cantera Micaela Bastidas. La fase de laboratorio se realizó
en el laboratorio de suelos y concreto del Proyecto Especial Alto Huallaga
(PEAH) del Ministerio de Agricultura y Riego – Leoncio prado.
3.2.
Materiales y equipos
-
5 a 10 kilos de muestras de suelos
-
Aparato de limite líquido (copa de Casa grande)
-
Piceta
-
Espátula de hoja flexible de unos 75 a 100 mm (3" – 4”) de longitud
-
Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.
-
Estufa termostáticamente controlado y que pueda conservar
temperaturas de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
-
Recipiente para Almacenaje, de 115 mm (4 ½”) de diámetro.
-
Tamiz, de 426 μm (N° 40).
-
Agua destilada.
-
Recipiente adecuado para la determinación de humedades.
-
Superficie de rodadura.
-
cuarteador
-
Tara o recipiente.
-
Balanza digital.
-
Tamiz Nº 200
-
Juego de Tamiz (3", 2", 1 1/2",1", 3/4",1/2", 3/8",1/4", Nº 4, Nº 8, Nº 10,
Nº16, Nº 20, Nº 30, Nº 40, Nº 50, Nº 80, Nº 100 y Nº 200)
3.3.
Metodología
3.3.1.
-
Fase campo.
La muestra 1 fue sacada de la calicata Nº 4 de 3m de profundidad del
área de construcción de la facultad de FIIS una cantidad de 5 kilos.
-
La muestra 2 fue de la cantera Micaela bastidas la cual fue
proporcionado por el ingeniero de laboratorio del PEAH.
3.3.2.
-
Fase laboratorio.
Contenido de humedad natural
Tomamos 2 a 3 kilos de la muestra y pesamos y luego sometimos al
secado a estufa de 105 a 110 ºC por 24 horas y pesamos la muestra
seca y Se repitió el mismo procedimiento para la muestra 2
-
Límite liquido
Tomamos la muestra que pese 150 - 200 g de una porción de
material completamente mezclado que pase el tamiz Nº40.
-
Colocamos la muestra de suelo en la vasija de porcelana y mezclamos
completamente con 15 a 20 ml de agua destilada, agitamos amasamos y
tajamos con una espátula.
-
Luego colocamos una porción de la mezcla en la cazuela sobre el sitio
en que ésta reposa en la base, comprímasela hacia abajo, extiéndase
el suelo hasta obtener la posición mostrada
-
Nivelamos el suelo con la espátula y al mismo tiempo emparejamos
hasta conseguir una profundidad de 1cm en el punto de espesor
máximo.
-
Dividimos el suelo en la cazuela
-
Elevamos y golpeamos la taza de bronce girando con manija F, a
una velocidad de 1,9 a 2,1 golpes por segundo, hasta que las dos
mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo
de la ranura, a lo largo de una distancia de cerca de 13 mm
(0.5") y anotamos el número de golpes.
-
Repetimos el mismo procedimiento para la siguiente muestra.
-
-
Limite plástico
Tomamos aproximadamente 20 g de la muestra que pasado por el tamiz
de 426 mm (N° 40), del preparado para el ensayo de límite líquido. Se
amasamos con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad
una esfera con la masa de suelo.
-
tomamos una porción de 1,5 gr a 2,0 gr de la esfera como muestra para
el ensayo.
-
Moldeamos la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a
continuación, rodamos con los dedos de la mano sobre una superficie
lisa, para formar cilindros a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8”).
-
La porción obtenida se colocó en vidrios de reloj o pesa-filtros
tarados, se continuo con proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y
se determinamos el contenido de humedad .
-
Se repitió el mismo procedimiento para la siguiente muestra.
-
-
Análisis granulométrico
Se mezcló
la muestra uniformente y se cuarteo la muestra con el
cuarteador.
-
pesamos la muestra seleccionada y con una balanza aproximadamente
3 kilos y anotamos el peso húmedo de la muestra.
-
llevado la muestra seleccionada al secado en la estufa a temperaturas
de 110 ± 5 °C por 24 horas.
-
Una vez seca y fría la muestra en la estufa pesamos la muestra y
anotamos el peso seco de la muestra.
-
Lavamos la muestra
por la malla por la malla Nº 200, echamos la
muestra en proporciones, de forma que no se pierda partículas mayores
a 0.074 mm (diámetro de la malla Nº200).
-
Una vez lavada la muestra por la malla Nº 200, el material retenido
llevamos al proceso de secado a la estufa por 24 horas una vez fría la
muestra pesamos para la obtención del peso lavado y secado a la estufa
o horno.
-
Echamos la muestra por la parte superior de las series de tamices y
luego sacudimos por un espacio de diez a quince minutos
-
Pesamos el material retenido por cada tamiz y anotamos.
-
Y repetimos el mismo procedimiento para la muestra Nº 2.
IV.
RESULTADOS
Cuadro 1. Contenido de humedad natural del suelo del área de construcción de
la Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas.
CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL
Muestra Nº
1
Profundidad (m)
0 - 3m
Capsula
CA10
Peso del recipiente
245,4
Peso del recipiente + material Hum.(gr)
2040,00
Peso del recipiente + material seco ( gr)
1970,0
Peso del agua (gr)
Peso material seco (gr)
70
1724,6
Porcentaje de humedad (%)
4,06
Humedad promedio (%)
4,06
Cuadro 2. Contenido de humedad natural de la cantera Micaela bastidas.
CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL
Muestra Nº
Profundidad (m)
Capsula
Peso del recipiente
2
0 - 3m
C-8
1490
Peso del recipiente + material Hum.(gr)
15245,00
Peso del recipiente + material seco ( gr)
15135,0
Peso del agua (gr)
Peso material seco (gr)
110
13645,0
Porcentaje de humedad (%)
0,81
Humedad promedio (%)
0,81
Cuadro 3. Limite líquido, limite plástico e índice plasticidad de suelo de área de
construcción de la Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas.
limite liquido
11
Nº de tarro
12
limite plástico
13
14
Peso del tarro
29,53 29,68 29,40
29,95
Peso del tarro + suelo hum.(gr)
51,66 56,39 48,00
33,93
Peso del tarro + suelo seca.(gr) 46,06 49,37 42,94
33,32
Peso del agua (gr)
5,60
7,02
Peso suelo seco (gr)
16,53 19,69 13,54
3,37
Porcentaje de humedad (%)
33,88 35,65 37,37
18,10
Nº de golpes
34
23
Promedio de nº de golpes
5,06
0,61
15
24
Limite liquido
35
Limite plástico
18
Índice de plástico
17
LIMITE LIQUIDO
38,00
37,50
PORCENTAJE (%)
37,00
36,50
36,00
35,50
35,00
34,50
34,00
33,50
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
NUEMRO DE GOLPES
Grafico 1. Limite plástico del suelo del área de construcción de la Facultad de
Ingeniería en Informática y Sistemas.
Cuadro 4. Limite líquido, limite plástico e índice plasticidad de la cantera
Micaela Bastidas.
limite liquido
Nº de tarro
7
limite plástico
9
8
14
Peso del tarro
29.55 29.94 30,10
29.82
Peso del tarro + suelo hum.(gr)
59.03 51.94 58,28
36.97
Peso del tarro + suelo seca.(gr)
53,66 47.58 52,56
36.05
Peso del agua (gr)
5.37
5,72
0.92
Peso suelo seco (gr)
24.11 17.64 22,46
6.23
Porcentaje de humedad (%)
22.27 24.72 25,47
14.77
Nº de golpes
35
Promedio de nº de golpes
4.36
21
19
25
Limite liquido
24
Limite plástico
15
Índice de plástico
9
LIMITE LIQUIDO
26,00
25,50
Porcentaje (%)
25,00
24,50
24,00
23,50
23,00
22,50
22,00
15
20
25
30
35
Numero de golpes
Grafico 2. Limite plástico de la cantera Micaela Bastidas.
40
Cuadro 4. Análisis granulométrico por tamizado del suelo del área de
construcción de la Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas.
Tamices
diámetro
(mm)
Peso
% retenido
% Retenido
% Que
Retenido
parcial
Acumulado
Pasa
3"
76,2
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
2"
50,8
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
1 1/2"
38,1
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
1"
25,4
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
3/4"
19,05
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
1/2"
12,7
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
3/8"
9,525
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
1/4"
6,35
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
Nº 4
4,76
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
Nº 8
2,38
0,53
0,09%
0,09%
99,91%
Nº 10
2
0,25
0,04%
0,13%
99,87%
Nº 16
1,19
1,30
0,21%
0,34%
99,66%
Nº 20
0,84
1,51
0,24%
0,58%
99,42%
Nº 30
0,59
2,35
0,38%
0,96%
99,04%
Nº 40
0,426
5,54
0,89%
1,85%
98,15%
Nº 50
0,297
11,35
1,83%
3,68%
96,32%
Nº 80
0,18
27,71
4,47%
8,16%
91,84%
Nº 100
0,149
10,36
1,67%
9,83%
90,17%
Nº 200
0,074
59,50
9,60%
19,43%
80,57%
Fondo
499,20
80,57%
100,00%
0,00%
TOTAL
619,60
100,00%
Cuadro 5. Clasificación de suelos según las normas de AASHTO y SUCS del
suelo del área de construcción de la Facultad de Ingeniería en
Informática y Sistemas.
Análisis de consistencia
%
Normas
Limite liquido
35
gravas
0,00%
AASHTO
A-6
Límite de plástico
18
arenas
19,43%
SUCS
CL
Índice de plasticidad
17
finos
80,57%
Índice de grupo
11
100,00%
90,00%
80,00%
% QUE PASA
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
76,2
38,1
19,05
9,525
4,76
2
0,84
0,426
0,18
0,074
TAMICES mm)
Grafico 3. Curva granulométrica del suelo de área de construcción de la
Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas.
Cuadro 6. Análisis granulométrico por tamizado del suelo de la cantera Micaela
Bastidas.
Tamices
Diámetro
(mm)
Peso
% retenido
% Retenido
% Que
Retenido
parcial
Acumulado
Pasa
3"
76,2
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
2"
50,8
0,00
0,00%
0,00%
100,00%
1 1/2"
38,1
425,00
3,11%
3,11%
96,89%
1"
25,4
1320,00
9,67%
12,79%
87,21%
3/4"
19,05
1485,00
10,88%
23,67%
76,33%
1/2"
12,7
1425,00
10,44%
34,12%
65,88%
3/8"
9,525
875,00
6,41%
40,53%
59,47%
1/4"
6,35
1260,00
9,23%
49,76%
50,24%
Nº 4
4,76
655,00
4,80%
54,56%
45,44%
Nº 8
2,38
1674,00
12,27%
66,83%
33,17%
Nº 10
2
361,90
2,65%
69,48%
30,52%
Nº 16
1,19
1070,00
7,84%
77,32%
22,68%
Nº 20
0,84
586,50
4,30%
81,62%
18,38%
Nº 30
0,59
482,40
3,54%
85,16%
14,84%
Nº 40
0,426
376,50
2,76%
87,92%
12,08%
Nº 50
0,297
282,90
2,07%
89,99%
10,01%
Nº 80
0,18
288,80
2,12%
92,11%
7,89%
Nº 100
0,149
70,00
0,51%
92,62%
7,38%
Nº 200
0,074
226,40
1,66%
94,28%
5,72%
Fondo
780,60
5,72%
100,00%
0,00%
TOTAL
13645,00
100,00%
Cuadro 7. Clasificación de suelos según las normas de AASHTO y SUCS del
suelo de la cantera Micaela Bastidas.
Análisis de consistencia
%
Normas
Limite liquido
24
gravas
54.56%
AASHTO
A-2-4
Límite de plástico
15
arenas
39,72%
SUCS
GW-GC
Índice de plasticidad
9
finos
5,72%
Índice de grupo
0,00
CURVA GRANULOMETRICA
100,00%
90,00%
80,00%
% QUE PASA
70,00%
60,00%
50,00%
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
76,2
38,1
19,05
9,525
4,76
2
0,84
0,426
0,18
0,074
TAMICES mm)
Grafico 4. Curva granulométrica del suelo de la cantera Micaela Bastidas.
V.
5.1.
CONCLUSION.
Contenido de humedad natural
Contenido de humedad del área de construcción de la Facultad de
Ingeniería en Informática y Sistemas fue 4.06 % y del suelo de la cantera
Micaela Bastidas fue 0.81%
5.2.
Análisis de límites de consistencia.
Limite liquido fue 35, limite plástico fue 18 y índice plasticidad es 17
del área de construcción de la Facultad de Ingeniería en Informática y Sistemas
y del suelo de Micaela bastidas el limite liquido 24, limite plástico es 15 y índice
de plasticidad es 9.
5.3.
Análisis de granulométrico por tamizado
El suelo del área de construcción de la Facultad de Ingeniería en
Informática y Sistemas el tamaño de partículas, gravas 0.0%, arenas 19.43% y
finos 80.57%la cual se clasifico por dos normas de SUCS y AASHTO según
SUCS pertenece al grupo CL que retiene menos de 30% en el tamiz Nº 200
que se encuentra entre 15 a 29% retiene nº 200, % de arena es mayor que %
grava lo cual es nombre del grupo arcilla limpia con arena y según AASHTO
pertenece grupo A-6 que es un suelo arcilloso de calidad mala.
El suelo de la cantera Micaela bastidas el tamaño de las partículas
(gravas 54.56%, arenas 39.72% y finos 5.72%), se clasificó por las dos normas,
SUCS pertenece al grupo GW- GC es mayor que 15% de arena el nombre del
grupo grava bien graduada con arcilla y arena. AASHTO se encuentra en el
grupo A-2, subgrupo A-2-4, pertenece al tipología gravas y arenas limosas de
calidad buena.
VI.
RECOMENDACIONES
-
Tener cuidado en el amasado y agredo de agua.
-
Se debe tener cuidado de no perder material durante el zarandeo.
-
Al realizar los análisis hacer mucho cuidado para su mejor obtención de
resultados.
VII.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA.
LAMBE, T.1951.Soil Testing for Engineers Wiley, New Cork, Capítulo 3
Biblioteca Ingeniería Civil.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA, 2006. Primer taller de mecánica
de suelos, determinación del límite liquido de los suelos.
Laboratorio de mecánica de suelos. Perú
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA, 2006. Primer taller de mecánica
de suelos, determinación del límite plástico e índice de
plasticidad de los suelos. Laboratorio de mecánica de suelos.
Perú
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA, 2006. Primer taller de mecánica
de suelos, método de ensayo para determinar el contenido de
humedad de un suelo. Laboratorio de mecánica de suelos. Perú
VIII.
ANEXO.
Figura 1. Amasado de la muestra para el límite líquido.
Figura 2. Haciendo la ranura a la masa en la cazuela.