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  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina23

    Unidad 4 Relaciones volumtricas y gravimtricas. 4.1 Fases del suelo. Smbolos y definiciones

    En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la slida, la lquida y la gaseosa. La

    fase slida est formada por las partculas minerales del suelo; la lquida por el agua,

    aunque en los suelos pueden existir otros lquidos de menor significacin; La fase

    gaseosa comprende sobre todo aire, si bien pueden estar presentes otros gases (vapores

    sulfurosos, anhdrido carbnico, etc.). La capa viscosa del agua adsorbida que presenta

    propiedades intermedias entre la fase slida y la lquida, suele incluirse en esta ltima,

    pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte

    evaporacin (secado). Estas tres fases pueden representarse esquemticamente, y en

    forma imaginativa de la manera siguiente:

    Donde:

    Va =Volumen de aire, Vw =Volumen de agua, Vs =Volumen de Slidos, Vv =Volumen de

    vacos y Vm =Volumen de la muestra,

    Wa =Peso del aire, Ww =Peso del agua, Ws =Peso de los slidos y Wm =Peso de la

    muestra.

    Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el Volumen de Vacos,

    mientras que la fase slida constituye el Volumen de los Slidos.

    Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por

    agua; un suelo en tal circunstancia consta como caso particular, de solo dos fases, la

    slida y la lquida. Muchos suelos yacientes bajo el nivel fretico son totalmente

    saturados.

    GASES

    AGUA

    SOLIDOS

    Vg

    Va

    Vs Vs

    Vv

    Vw

    VsSOLIDOS

    AGUA

    TOTALDEVACIOS

    TOTALDESOLIDOS

    SOLIDOS

    GASES

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina24

    Aunque el contenido de materia orgnica y las capas adsorbidas son muy importantes

    desde el punto de vista de las propiedades mecnicas del suelo, no es preciso

    considerarlos en la medicin de pesos y volmenes relativos de las tres fases principales;

    su influencia se toma en cuenta ms fcilmente en etapas posteriores del estudio de

    ciertas propiedades de los suelos.

    4.2 Relaciones Volumtricas y Gravimtricas

    En la figura anterior, Vm representa el volumen total de la muestra, Vv el volumen de

    vacos y Vs el volumen de las partculas slidas. De lo anterior puede escribirse:

    Vm = Vv + Vs

    Por otra parte, el volumen de vacos est ocupado por aire o gases, Va y por agua Vw, de

    tal manera que la expresin anterior puede escribirse as:

    Vm = Va + Vw + Vs

    De los conceptos anteriores resultan algunas relaciones volumtricas tales como:

    Relacin de vacos es la relacin entre el volumen de vacos y el volumen de slidos.

    Porosidad, es la relacin entre el volumen de vacos y el volumen total de la muestra y generalmente se expresa en porcentaje:

    La relacin de vacos puede expresarse en funcin de la porosidad de la manera

    siguiente:

    VsVve =

    100*VmVvn =

    nn

    VmVv

    VmVm

    VmVv

    VvVmVv

    VsVve =

    === 1

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina25

    De igual manera la porosidad puede expresarse en funcin de la relacin de vacos en la

    forma siguiente:

    El trmino e+1

    1 que aparece en la expresin anterior es igual a:

    Grado de saturacin es la relacin del volumen de agua que contiene el suelo al volumen de vacos del mismo, expresado como porcentaje, el valor que puede alcanzar

    es de 1 en suelos totalmente saturados:

    Compacidad relativa La relacin de vacos real de un suelo est situada en un punto entre los valores mnimo y mximo posibles, esto es, emin y emax , dependiendo del estado

    de compactacin. En el caso de las arenas y gravas, se presenta una considerable

    variacin entre los dos extremos, en los suelos formados por partculas gruesas, como las

    gravas y las arenas, es muy importante conocer su estado de compacidad que se expresa

    como sigue:

    Generalmente la compacidad relativa se expresa en porcentaje.

    En la que emax, emn y enat son, respectivamente, la relacin de vacos en su estado mas

    suelto, en su estado ms compacto y en su estado natural. As pues, la compacidad

    relativa indica el grado de compactacin de un suelo granular en su estado natural

    determinado mediante la relacin del mximo incremento posible de su relacin de vacos

    a la amplitud total de variacin de dicha relacin. As pues, para un suelo su compacidad

    mxima, Cr=1, y cuando esta suelto al mximo, Cr=0. En la siguiente tabla se muestra

    una sugerencia de clasificacin simple para un estado de compactacin. Los valores de

    relacin de vacos pueden obtenerse en ensayos de laboratorio.

    ee

    ee

    e

    VsVv

    VsVs

    VsVv

    VvVsVv

    VmVvn

    +=+=+=+== 11

    VmVs

    eVmVs

    VVVsVs

    VsVve

    =+=+=+=+ 1

    1;1

    11

    1

    100*(%)VvVwGw =

    minmax

    natmax

    eeeeCr

    =(%)

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina26

    Estados relativos de compactacin

    Compacidad relativa (%) 0-15 15-35 35-65 65-85 85-100

    Estado de compactacin Muy suelto Suelto Intermedio Denso Muy denso

    Contenido de agua. La Humedad es la relacin del peso del agua al peso de los slidos en una determinada masa de suelo, expresada generalmente, en porcentaje:

    El contenido de humedad puede variar desde cero cuando esta perfectamente seco a , cuando esta muy saturado. En la naturaleza la humedad de los suelos vara entre lmites

    muy amplios. En Mxico existen valores de 1000% en arcillas procedentes de la regin

    sureste del pas. En el valle de Mxico son normales humedades de 500 - 600%.

    Algunos valores para contenido de humedad comunes son:

    Arenas uniformes 19 a 32%

    Arenas no uniformes o bien graduadas 9 a 22 %

    Limos 30 a 80 %

    Arcillas inorgnicas 22 a 45 %

    Arcillas orgnicas 70 a 110 %

    (Pero puede llegar hasta 800% en arcillas en el lugar)

    Bentonita 174 %

    El contenido de humedad se determina pesando una muestra representativa del suelo en

    su estado hmedo, secando luego dicha muestra, en un horno a temperatura de 100 C a

    110 C y pesndola despus. La diferencia entre el peso de la muestra antes y despues

    de secada al horno representa el peso del agua que contena la muestra. Este peso de

    agua expresado como porcentaje del peso seco de la muestra nos d el contenido de

    humedad.

    Peso Especfico a) Peso especfico. En Mecnica de Suelos se relaciona el peso especifico de las distintas fases con sus

    volmenes correspondientes, por medio del concepto de peso especfico, es decir, de la

    100(%) xWsWww =

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina27

    relacin entre el peso de la sustancia y su volumen, las unidades utilizadas son ton/m3,

    Kg/m3, gr/cm3

    Dentro de los pesos especficos podemos destacar:

    0 = Peso especfico del agua destilada, a 4 C de temperatura y a la presin atmosfrica correspondiente al nivel del mar. En sistemas derivados del mtrico, es igual a 1 a una

    potencia entera de 10.

    w = Peso especifico del agua en las condiciones reales de trabajo; su valor difiere poco del 0 y, en muchas cuestiones prcticas, ambos son tomados como iguales. En funcin de la temperatura los valores de w varan de manera notable. m = Peso especfico de la masa de suelo, es la relacin existente entre el peso de la muestra y el volumen de la muestra.

    Algunos valores tpicos son:

    Arenas Uniformes 1.43 a 2.09 T/m3

    Arenas no Uniformes 1.65 a 2.32 T/m3

    Limos 0.85 a 1.87 T/m3

    Arcillas inorgnicas 1.22 a 2.70 T/m3

    Arcillas Orgnicas 0.68 a 1.43 T/m3

    Arcillas en general 0.93 a 1.58 T/m3

    Bentonita 0.43 a 1.27 T/m3

    s = Peso especfico de la fase slida del suelo es la relacin existente entre el peso de los slidos y el volumen de los slidos.

    b) Peso especfico relativo de los slidos. El peso especfico relativo se define como la relacin entre el peso especfico de una sustancia y el peso especfico del agua, a 4C, destilada y sujeta a una atmsfera de

    presin.

    En sistemas de unidades apropiadas, su valor es idntico al mdulo del peso especfico,

    correspondiente, segn se desprende de lo anterior. Se distinguen los siguientes pesos

    especificos relativos.

    VmWwWs

    VmWmm +==

    VsWss =

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina28

    Sm = Peso especfico relativo de la masa de suelo, es la relacin existente entre el peso

    especfico de la masa de suelo y el peso especfico del agua..

    Ss = Peso especfico relativo de la fase slida del suelo (de solidos) es la relacin

    existente entre el peso especfico de los slidos y el peso especfico del agua, por lo cual

    se tiene

    Y representa cuntas veces es ms pesada la sustancia de la fase slida del suelo que

    una cantidad igual de agua.

    oVmWmSm

    VmWmmpero

    omSm

    ===

    oVsWsSs

    VsWsspero

    os

    Ss ===

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina29

    Procedimiento de la Prctica # 1 Determinacin del contenido de humedad 1. Se pesan las cpsulas o vidrios de reloj

    2. Se toma una muestra de suelo hmedo en estado natural, se coloca en la cpsula y

    se pesa (Wm).

    3. La cpsula con la muestra hmeda se mete al horno un tiempo de 24 horas.

    4. Con unas pinzas se saca la cpsula y se coloca en un desecador para que se enfrie

    5. Se pesa la cpsula con la muestra seca (Ws).

    Sondeo N Muestra N Prof. (m) Peso Caps Peso Caps. Peso del Peso W%

    N Peso + suelo Hum +suelo seco Agua secoCpsula

    Procedimiento para la prctica # 2 Determinacin del peso volumtrico 1. Se nivela la balanza de tres brazos

    2. Se toma una muestra en estado natural y se labra un cubo de aproximadamente 2 X 2

    centmetros por lado.

    3. La muestra se amarra con hilo y se pesa (Wm).

    4. Se introduce la muestra en una mezcla de parafina y brea derretida hasta quedar

    completamente cubierto con ella y se pesa (Wmp).

    5. Se coloca en la balanza un vaso de precipitado con agua y se introduce en l la

    muestra procurando que no toque el fondo ni las paredes del vaso, se anota el peso

    de la muestra con parafina sumergida. (Wmps).

    VmWmps Vmps WpPozo Profundidad Wm Wmp 97.Wpvp =

    VmWm

    m =

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina30

    0

    SsoSOLIDOS

    AIRE

    e

    1

    1 + e AGUA wSso

    Correlacin entre la relacin de vacos y la porosidad

    Considrese una muestra de suelo en representacin esquemtica, adoptando

    arbitrariamente el valor unitario para el volumen de slidos; los dems conceptos

    aparecen calculados con base en este dato de

    partida, aplicando las definiciones

    correspondientes. Lo anterior equivale a

    calcular los conceptos referidos a una escala

    de unidades tal que en ella se tenga Vs=1. Por

    ejemplo, si Vs=1, el Ws puede calcularse con

    la expresin:

    y, teniendo en cuenta la expresin de contenido de humedad, en forma decimal, se tiene

    Ww=wSs0, tal como aparece en el esquema. Aplicando la definicin de Porosidad:

    La expresin anterior da una correlacin importante entre la Relacin de vacos y la

    Porosidad de un suelo. De la anterior se deduce que:

    Frmulas ms tiles referentes a suelos saturados

    Varias relaciones referentes a suelos pueden obtenerse de los esquema siguiente(Fig. 1):

    (a) (b)

    Volmenes Pesos

    e

    1

    e0

    Ss0

    n

    1-n

    n0

    (1-n)Ss0

    Volmenes Pesos

    oSsWsoVsSsWs ==

    ee

    VmVvn +== 1

    nne = 1

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina31

    De la figura (a) y usando la frmula del contenido de humedad, se puede obtener:

    La cual es una relacin fundamental en suelos saturados.

    Usando el peso especifico de la masa y el peso relativo de la masa en la figura (a) y (b)

    puede obtenerse:

    Frmulas muy usadas para el clculo de los pesos especficos en funcin de diferentes

    datos muy comunes en la prctica.

    Frmulas ms tiles referentes a suelos parcialmente saturados

    Si en la figura b, consideramos unitario al valor de Ws, el peso Ww resulta ser

    numricamente igual al contenido del agua por definicin se tiene:

    Esta ltima ecuacin es vlida unicamente para suelos no saturados.

    wSseSsew

    o

    o ==

    [ ] oooo SsnnSswwSs

    eeSsSmm

    SsnnSswwSs

    eeSsSm

    )1(1

    )1(1

    )1(1

    )1(1

    +=++=+

    +==

    +=++=+

    +=

    0

    SsoSOLIDOS

    AIRE

    e

    1

    1 + e AGUA wSso

    0

    1SOLIDOS

    AIRE

    1/(Sso)

    E/(Sso)

    AGUA Ww

    (a) (b)

    ewSsGw

    SsewmS

    ew

    sm

    =++=++=

    1111

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina32

    VmWsd =

    omoSmmosoSss

    ==

    ==''

    ''

    dSs

    Ssm

    oSsw

    Ssoe

    Ssm

    1'

    11

    11'

    =+=+

    =

    Peso especfico seco y saturado.

    El primero es un valor particular de m para el caso en que el grado de saturacin del suelo sea nulo:

    El peso especfico saturado es el valor de m cuando Gw = 100%

    Suelos Sumergidos. Se debe dar atencin especial al clculo de pesos especficos de suelos situados bajo el

    nivel fretico. En tal caso, el empuje hidrosttico ejerce influencia en los pesos, tanto

    especficos como especficos relativos.

    El peso especfico relativo de la materia slida sumergida vale

    Ss' = Ss - 1

    Pues el empuje neto es el peso en agua del volumen desalojado por los slidos

    Anlogamente Sm' = Sm - 1

    Los pesos especficos correspondientes son:

    De la figura 1 puede obtenerse, tomando en cuenta las frmulas anteriores, que:

    Las frmulas anteriores son muy usadas para el clculo de los pesos especficos

    sumergidos, cabe hacer mencin que se considero a los suelos como saturados por estar

    debajo del nivel freatico.

    VmWwWs

    sat+=

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina33

    Problemas 1. Una muestra de arena totalmente seca llena un cilindro metlico de 200 cm3 y pesa

    200 g, teniendo un Ss de 2.6, calcular e.

    De la figura

    Vv = Va

    Ws = Wm = 200 g

    Pero : Tambien de la figura :

    Vm = Vs + Vv por lo cual Vv = Vm - Vs

    Vv = 200 74.34 = 125.66 cm3

    Aplicando

    2. El contenido de agua de un suelo saturado es de 40%. La Ss de sus particulas es de

    2.65, calcule para tal suelo e y m, Suponiendo Ws = 1 tn/m3

    Aire

    Slido

    Va Vm

    Vs

    Wa

    WWm

    Liquido

    Slido

    Vv Vm

    Vs

    Ww

    WWm

    3

    0

    0

    35.74)1)(69.2(

    200 cmSsWsVs

    VsdespejandoVsWsSs

    ===

    =

    69.135.7466.125 ===

    VsVve

    06.1377.

    4.

    80.1377.4.4.1

    377.)1)(6.2(

    1

    40.*

    3

    3

    00

    ===

    =++=

    ====++=+=

    ===

    VsVve

    cmg

    cmSsWsVs

    VsWsSs

    VvVsWwWs

    VmWwWs

    WswWwWsWww

    m

    m

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina34

    3. Un suelo parcialmente saturado posee una e=1.2; w=30%, Ss=2.66, calcule m y d, de dicho suelo considerando Ws=1

    4. Dada la porosidad y el contenido de hmedad de un suelo que esta 100% saturado

    encontrar la densidad de Slidos, suponiendo Vm=1 cm3

    Liquido

    Slido

    Vv Vm

    Vs

    Ww

    WWm

    0VsWsSs =

    3

    3

    3

    3

    3

    0

    572.1827.

    3.1

    209.1827.1

    .

    827.375.451.

    451.)376)(.2.1(*

    376.)1)(66.2(

    1

    cmVmWwWs

    cmg

    VmWs

    cmVsVvVm

    cmVseVvVsVve

    cmSsWsVs

    m

    d

    =+=+=

    ====+=+=

    ====

    ===

    )1(1*)1(

    1.

    1

    1

    00

    0

    nwn

    nwn

    Ss

    Ssendolosustituynwn

    wWwWs

    nVvWwVwperoVwWw

    nVvVmVsVsWsSsy

    WsWww

    VmnVmperoVmVvn

    ==

    ==

    =========

    ====

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina35

    5. Conocida la relacin de vacos de un suelo determinar su porosidad, suponiendo Vs=1

    cm3

    6. Conocida la porosidad de un suelo determinar la relacin de vacos, suponiendo

    Vm=1

    7. Conocido el contenido de hmedad, la relacin de vacos y la densidad relativa de los

    slidos Ss, determinar el grado de saturacin, suponiendo Ws=1

    ee

    VsVv

    VsVs

    VsVv

    eVsVv

    VvVse

    VmVvn

    VvVsVve

    +=+=+=+==

    ==

    11

    nn

    VmVv

    VmVm

    VmVv

    VvVmn

    VsVve

    VvVmVvn

    +=+===

    ==

    1

    ewSs

    Ssew

    VvVwGw

    dosustituyenSse

    SseeVsVv

    SsSsWsVs

    VsWsSs

    VwWwWsWwwy

    VvVwGw

    VsVve

    ===

    ===

    ===

    =====

    1

    1.

    ;

    00

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina36

    Liquido

    Slido

    Vv

    Vm

    Vs

    Ww

    Ws

    Wm

    8. Una muestra de suelo pesa 122 grs y tiene un peso especfico relativo de la masa

    Sm=1.82, el peso especfico relativo de los slidos Ss=2.53; si despus de secarla al

    horno la muestra pesa 104 grs, cual ser su volumen de slidos? y cual su volumen

    de aire?

    9. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 grs. Y 1053 grs. Despus de secada al

    horno, calcule su contenido de humedad (w), considerando el peso especfico de los

    slidos s=2.70 g/cm3, determine tambin la relacin de vacos (e), la porosidad (n) y el peso especfico de la masa m.

    3

    3

    3

    00

    3

    0

    0

    21

    92.71892.25

    92.2511.4103.67

    11.41)1)(53.2(

    104.

    03.67)1)(82.1(

    122

    18104122

    cmVaVwVvVaVwVaVvcmVv

    VsVmVvVvVsVm

    cmVs

    SsWsVs

    VsWsSs

    cmSmWmVm

    VmWmSm

    gWmWmWw

    ===+=

    ===+=

    ==

    ==

    ===

    ====

    3

    3

    3

    00

    767.1863

    1526

    %55100*863473

    863390473

    21.1390473

    390)1)(7.2(

    1053.

    %45100*1053473

    47310531526

    cmg

    VmWm

    VmVvn

    cmVsVvVmVsVve

    cmVs

    SsWsVs

    VsWsSs

    WsWww

    gWwWsWmWwWsWwWm

    m ===

    ====+=+=

    ===

    ==

    ==

    ======

    +=

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina37

    10. Una arena cuarzoza tpica tiene 45 cm3 cuando esta hmeda y pesa 80 g, despus de

    secada al horno pesa 70 g, suponiendo un peso especfico relativo de los slidos

    adecuado (Ss), determine el contenido de hmedad (w), grado de saturacin (Gw),

    peso especfico de los slidos (s), peso especfico de la masa (m) y peso especfico seco (d).

    11. En un suelo parcialmente saturado el peso especfico relativo de la fase slida es igual

    a 2.60, la relacin de vacos (e) es de 1.0, el peso especfico de la masa (m) es igual a 1.6 g/cm3, determinar el Grado de saturacin (Gw), porosidad (n), contenido de

    hmedad (w) y peso especifico seco (d).

    3

    3

    3

    3

    3

    00

    0

    3

    55.14570

    %5459.18

    10;70.41.2659.18

    59.1859.81059.81041.2645

    65.241.26

    70

    41.2665.2

    70

    65.2;

    78.14580

    %14100*7010

    107080

    cmg

    VmWs

    VvVwGw

    VsVve

    cmVaVwVvcmVwVsVmVa

    cmg

    VsWs

    cmSsWsVs

    VsWsSs

    SsoproponiendSsSsVsWs

    cmgVmWmWsWww

    gWwWsWmWw

    d

    s

    ss

    s

    m

    ===

    =======+=+=

    ======

    ====

    ====

    ===

    ======

    %6016.100*

    %23100*6.2

    6.100*

    6.6.22.3

    3.12

    6.22.36.1*2

    *

    %5021

    211

    11*1*

    6.2)1)(6.2(

    3

    3

    0

    ===

    ======

    =====

    ==

    ====+=+=

    ======

    ==

    VvVwGw

    WsWww

    gWsWmWwcm

    gVmWs

    gWm

    VmWmVmWm

    VmVvn

    cmVvVsVm

    VseVvVsVve

    gWs

    SsVsWsVsWsSs

    d

    mm

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina38

    12. En un suelo parcialmente saturado la relacin de vacos (e) es igual a 1.1, contenido

    de hmedad (w) 32%, peso especfico relativo de los sslidos (Ss) 2.70; determinar

    peso especifico de la masa (m), Grado de saturacin (Gw), peso especfico relativo de la masa (Sm), peso especfico seco (d), peso especifico de la masa sumergido ('m) y la porosidad (n).

    13. En un suelo saturado el peso de la muestra Wm=200 g, Volumen de slidos Vs=60

    cm3 y el peso especfico relativo de los slidos Ss=2.70, Determinar contenido de

    humedad (w), relacin de vacos (e) y peso especfico de la masa (m).

    3

    3

    3

    3

    00

    78.37.41.09.32.41.

    41.37.*1.1*

    37.7.2

    1

    cmVvVsVmcmVa

    VwVvVaVwVaVv

    cmVseVvVsVve

    cmVs

    SsWsVs

    VsWsSs

    =+=+===

    =+=====

    ==

    ==

    30

    3

    69.1169.1

    69.178.

    32.1

    %78100*41.32.100*

    %52100*78.41.

    cmgSm

    cmg

    VmWwWs

    VvVwGw

    VmVvn

    m

    m

    ===

    =+=+=

    ===

    ===

    330

    28.178.1

    7.17.1'

    cmg

    VmWs

    cmg

    d

    mm

    ===

    ===

    3

    3

    0

    04.298200

    63.6038

    983860

    %24100*16238100*

    38162200

    162)1)(60)(7.2(

    cmg

    VmWm

    VsVve

    cmVvVsVmWsWww

    gWwWsWmWwWwWsWm

    gWs

    SsVsWsVsWsSs

    m ===

    ====+=+=

    =====

    =+===

    ==

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina39

    14. Una muestra de suelo hmedo tiene un volumen (Vm) de 52.3 cm3 y pesa (Wm) de

    74.2 g, despus de secada al horno pesa (Ws) 63.3 gr, y su densidad relativa de los

    slidos (Ss) es de 2.67, obtenga para este suelo el Grado de saturacin (Gw), el

    contenido de humedad (w), la porosidad (n) y la relacin de vacios (e).

    %2.173.63

    11100*

    %39100*59.28

    11100*

    %553.5259.28

    21.171.2359.28

    59.171159.2859.2871.233.52

    71.23)1)(67.2(

    3.639.103.632.74

    3

    3

    3

    00

    ===

    ===

    ===

    ======+====+=

    ======

    =+=

    WsWww

    VvVwGw

    VmVvn

    VsVve

    cmVwVvVaVwVaVvcmVsVmVvVvVsVm

    cmSsWsVs

    VsWsSs

    gWsWsWmWwWwWsWm

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina40

    Procedimiento para la prctica # 3 Calibracion del Matraz Equipo necesario 1. Un matraz aforado de cuello largo, de 500 ml de capacidad

    2. Agua destilada

    3. Un dispositivo de succin neumtica capaz de producir el grado de vaco necesario

    (opcional, pero recomendable)

    4. Dispositivo para calentar agua, con temperatura controlable (parrilla de resistencia

    electrica)

    5. Una balanza de un centesmo de gramo de aproximacin y capacidad no menor de

    700 g

    6. Un horno para secado

    7. Un desecador

    8. Un batidor mecnico

    9. Un termmetro con aproximacin de 0.1 C, graduado hasta 50 C.

    10. Cpsula para evaporacin

    11. Un cuentagotas (gotero) o pipeta

    12. Un embudo de vidrio de conducto largo

    Nota: Wmfw = (Wm+Vm)(1+e*E)(w*a)

    Wmfw Peso del matraz aforado con agua

    Wm Peso de matraz

    Vm Volumen del matraz

    t Incremento de la temperatura a cada 20

    Indice de contraccin del vidrio pyrex 1 x 10-4

    w Peso especfico del segn tabla

    a Peso especfico del aire .00012

    Calibracin del matraz 1. Se lava el matraz con agua y detergente; para disolver todas las grasas se agrega

    algn solvente como alcohol, acetona o solucin brmica.

    2. Se enjuaga el matraz con agua destilada para quitar el solvente y se escurre; para

    eliminar el agua de las paredes del matraz se enjuaga con alcohol.

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina41

    3. Agregue 400 ml de agua destilada al matraz; por bao mara elimine el aire contenido

    en el matraz colocndolo en el mismo 15 minutos aproximadamente

    4. Se saca del bao mara y se limpia por dentro; determnese el peso del matraz limpio

    y seco con una aproximacin de 0.01 g (Wm)

    5. Se llena el matraz hasta la marca de aforo con agua destilada; seque el interior del

    cuello hasta la superficie del agua sin tocarla, pese el matraz aforado (Wmfw) y tome

    tres temperaturas, en la parte inferior, media y superior cada una, la temperatura final

    ser el promedio de las tres.

    6. Se deja enfriar el matraz hasta que disminuya su temperatura 3 aproximadamente lo

    cual har bajar el nivel de aforo

    7. Se repiten los pasos 8 a 11

    8. Se repite el procedimiento hasta llegar a una temperatura ambiente

    9. Con los valores registrados se construye la curva de calibracin del matraz eligiendo

    una escala conveniente.

    10. La calibracin del matraz se puede realizar tambin en forma inversa al mtodo

    anterior, es decir partiendo de la temperatura ambiente se va aumentando sta, lo que

    har subir el nivel hasta la marca de aforo por lo cual se deber quitar agua para cada

    cierto incremento de temperatura.

    Practica No 4.- Peso especfico relativo o densidad de slidos, Procedimiento para suelos friccionantes 1. Se limpia el matraz con la solucin brmica y se enjuaga con agua destilada, se pesa

    el matraz limpio y seco

    2. De una muestra trada del sitio de estudio, se toma una porcin representativa la cual

    se seca en un charola, el material seco se disgrega con un mortero y se criba por la

    malla # 40

    3. Se toma una porcion de material aproximadamente 100 g del material, y se deposita el

    material en el matraz y se pesa, se calcula el peso de los slidos (Ws)

    4. Se agrega al matraz de 160 a 300 ml de agua destilada

    5. Se elimina el aire retenido colocando el matraz en bao mara durante 20 minutos

    (para este fin se puede utilizar una bomba de vacos)

    6. Enrace el matraz hasta su marca de aforo secando el interior del cuello hasta la

    superficie del agua sin tocarla

  • ApunteselaboradosporelIng.GuillermoPlataMarn Pgina42

    7. Pese el matraz aforado con slidos (Wmfws) y tome tres temperaturas en la parte

    inferior, media y superior, obtenga la temperatura promedio

    8. Con la temperatura promedio se localiza en la curva de calibracin del matraz su peso

    aforado sin solidos (Wmfw)

    Procedimiento para suelos cohesivos 1. Se repiten los pasos 1 y 2 para suelos friccionantes

    2. Deposite en una cpsula la muestra, mezclandola con agua destilada hasta formar

    una pasta uniforme

    3. Se vaca la pasta uniforme en una batidora agregando 200 ml de agua destilada y

    mezclando 15 minutos, y se deposita en el matraz

    4. Se repiten los pasos 8, 9, 10 y 11 para suelos friccionantes

    5. En una cpsula se vaca todo el contenido del matraz sin dejar partculas de suelo en

    el matraz

    6. Se seca el material en el horno para encontrar el peso de los slidos (Ws)

    Prctica # 5 Densidad de gravas (Sg) 1. De una muestra representativa tome 10 gravas

    2. Depositelas en un recipiente con agua durante 24 hrs. aproximadamente hasta quedar

    saturadas

    3. Saque las gravas del recipiente y limpielas superficialmente con un trapo semihmedo

    4. Pese las gravas hmedas (Wgh)

    5. En una probeta de 1000 ml vierta 400 ml de agua, introduzca las gravas en la probeta

    determinando el volumen desalojado por las mismas, ste volumen lo da el nivel de

    agua con gravas saturadas menos el nivel de agua inicial. se tenga en el paso # 5

    (esto tambin se puede hacer con ayuda del piezmetro)

    6. Las gravas se secan en el horno y se pesan (Wgs)

    Clculo de Sg (densidad aparente)

    Vrg = Volumen Desalojado - Volumen Adsorbido

    Volumen adsorbido = Wgw - Wgs

    gra.. rggs

    grgs

    ga VW

    SdesVol

    WS ==