Laboratorio de granulometria, Ejercicios de Mecánica de suelos

¡Descarga Laboratorio de granulometria y más Ejercicios en PDF de Mecánica de suelos solo en Docsity! Facultad de Ingeniería Universidad Ingeniería Civil Guía de Práctica Andrés Bello Mecánica de Suelos (2) Universidad Andrés Bello Mayo 2018 Laboratorio 1: Análisis Granulométrico 1. Análisis granulométrico. a. Objetivos: Determinar a través del análisis granulométrico de una masa de suelo, la proporción relativa en peso de los diferentes tamaños de granos que van quedando atrapados en los tamices. Con la intención de clasificar las muestras según el estándar USCS (Unified soil classification system) b. Equipos: i. Horno para el secado de las muestras i. Cuarteador . Mazo de goma o mortero de porcelana iv. Tamices estandarizados ASTM v. Balanzas con diferentes sensibilidades c. Procedimiento: i. Se realiza el cuarteo de la muestra, la cual tiene la intención de generar una muestra lo más representativa posible del terreno. Para esto existen diferentes equipos y técnicas, la utilizada en esta experiencia corresponde a la separación por cuadrantes. Según se ve en la ilustración, se seleccionan dos cuadrantes opuestos y se juntan para hacer una muestra, lo mismo con los dos cuadrantes descartados. li. A ambas partes de la muestra, tanto la seleccionada como la descartada, se le debe hacer una medición del peso de las partículas mayores al tamiz 3” (75mm), así como medir el tamaño de la mayor partícula presente en alguna de las muestras. Esto debido a que el análisis granulométrico corresponde para las partículas entre los tamices 3” (75mm) y la malla 2200 (0.074mm). iii. Con respecto al material pasante por la malla 200, en esta experiencia de laboratorio se realizara un método más rápido, que corresponde solamente al pesaje de la masa pasante de la 200. Pero se debe tener en UNAB - Santiago de Chile Mecánica de Suelos Ayudantes: José Villegas Claudio Zurita 1 Universidad Andrés Bello Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil Universidad Andrés Bello Mayo 2018 Guía de Práctica Mecánica de Suelos cuenta, que el secado y disgregado de la muestra no asegura que particulas menores a la 4200 no queden o sigan adheridas a particulas de mayor tamaño, y con esto queden en los tamices de mayor tamaño agregando peso donde no corresponde. Para evitar esto se recomienda realizar un pesado en seco de la muestra, para luego un lavado sobre la 3200, hasta que el agua que pasa por el tamiz deje de salir con algún color, y posteriormente se realiza un secado en el horno, nuevamente su pesado, obteniendo con la diferencia el peso de finos, y finalmente el posterior tamizado de las particulas de mayor tamaño. El material seleccionado, se va a secar en un horno con intercambio de aire (para que saque del sistema la humedad que puede haber traido inicialmente la muestra), usualmente se hace con el horno a 110%%5%C durante 24 hrs o hasta que la muestra no genere cambios mayores al 2% en su peso cada una hora en el horno. Cabe mencionar que éste tipo de preparación de muestra no corresponde para suelos con materia orgánica ni con minerales coloidales, los cuales son afectados de manera irreversible por el secado por aire, la preparación para estas muestras es llamada preparación húmeda y queda fuera de los alcances de esta experiencia. Con el suelo seco, se procede a la desintegración de terrones u otros similares, con la intención de separar las particular que pudieran estar aún adheridas debido a agentes cementantes. Con el material disgregado, se pesa y luego se procede al tamizado, teniendo cuidado de no botar partículas de suelo fuera del sistema (al suelo por ejemplo), hasta tener la seguridad de que todas las partículas han quedado en el tamiz que les corresponde. Para esto se debe evitar que los tamices filtren demasiado material al mismo tiempo, donde particulas más pequeñas podrian quedar en tamices más grandes a los que les corresponden debido a una suerte de saturación por un sobre uso de los tamices. Finalmente se pesan por separado los tamices con su respectivo material retenido, teniendo cuidado de no botar material al suelo. UNAB - Santiago de Chile Mecánica de Suelos Ayudantes: José Villegas Claudio Zurita Universidad Andrés Bello Mayo 2018 Facultad de Ingeniería Universidad Ingeniería Civil Guía de Práctica Andrés Bello Mecánica de Suelos Laboratorio 2: Límites de Atterberg 1. Introducción: Los suelos dependiendo del contenido de humedad que tengan, pueden ser encontrados en estado líquido, plástico, semisólido y sólido. Los límites entre estos estados de consistencia son conocidos en la mecánica de suelos como los límites de Atterberg, en reconocimiento al agrónomo sueco quien los definió, siendo luego adaptados para la mecánica de suelos por el austriaco Arthur Casagrande. Estos corresponden a ensayos de laboratorio mormalizados (ej. ASTM D4318-84) que permiten obtener los contenidos de humedad (w) a los cuales una muestra de suelo cambia su estado de consistencia, y por ende clasificarlos (ej. USCS, AASHTO). Para la determinación de estos límites se utiliza todo el material pasante de la malla $40 (0.42mm), y no solo los finos que corresponden a los pasantes de la malla 4200 (0.075mm), por lo que además de suelos finos también se ocupan las arenas finas. En la determinación de estos valores a través de la manipulación se realiza el remoldeo de las muestras, donde se destruye la estructura original del suelo, por lo que antes de realizar cualquier ensayo se debe hacer una descripción de éste en sus condiciones naturales. Estado léquido Mezdia fwida y 4d: Cámite liquido caga y muelo ÓN) E Estado plástico E Lérrite plástico 3 5] Estado sermásólido 3 Lármite de rersacción| E A eg Estado sólido Suelo seco Límites de Atterberg, Elaboración propia. 2. Definiciones: a. Contenido de humedad (w): Razón entre el peso del agua y del suelo seco de una muestra. E = 100% 's W,, = Peso del agua, W, = Peso del suelo UNAB - Santiago de Chile Mecánica de Suelos Ayudantes: José Villegas Claudio Zurita 5 Universidad Andrés Bello Mayo 2018 Facultad de Ingeniería Universidad Ingeniería Civil Guía de Práctica Andrés Bello Mecánica de Suelos b. Límite líquido (wz o LL): Contenido de humedad entre el estado líquido y plástico. c. Límite plástico (wp o LP): Contenido de humedad entre el estado plástico y semisólido. d. Límite de contracción o retracción (ws): Contenido de humedad para el peso seco del suelo, para el cual este no disminuye su volumen aun cuando siga perdiendo humedad. Esta experiencia no se realizará en este laboratorio. e. Índice de Plasticidad (IP): es la diferencia entre el límite líquido y plástico. IP = w, — Wp 3. Materiales a. Máquina de Casagrande (Ref. ASTM D-4318-10) Acanalador (Ref. ASTM D-4318-10) Horno de secado de temperatura variable Plato de evaporación Malla +40 (0.42mm) Agua destilada Espátulas de acero flexible Cápsulas de porcelana j. Placa de vidrio a PP o 2.p)0 4. Procedimientos: a. Determinación del contenido de humedad: Para la determinación del contenido de humedad se deben pesar unos 5 a 10 grs de la muestra húmeda, para luego secarla en el horno y así obtener la diferencia de peso que corresponderá al peso de la humedad UNAB - Santiago de Chile Mecánica de Suelos Ayudantes: José Villegas Claudio Zurita 6 Facultad de Ingeniería Universidad Ingeniería Civil Guía de Práctica Andrés Bello Mecánica de Suelos (2) Universidad Andrés Bello Mayo 2018 que contenía la muestra inicialmente, se debe considerar además pesar previamente el recipiente donde se pondrá la muestra para meterla al horno y así evitar errores posteriores. b. Determinación del límite líquido: El contenido de humedad para el límite líquido corresponde a la muestra de suelo remoldeado que tiene una pequeña resistencia al corte, aproximadamente 0.02 kg/cm?, de modo que necesita 25 golpes para cerrar Y” (“13mm) en la cuchara de Casagrande. i. Se prepara una pasta con la muestra en un envase de porcelana con una humedad un poco mayor al límite líquido, según indicaciones del instructor. li. Colocar entre 50 y 70 grs de la pasta de suelo en la cuchara de Casagrande, alisando la superficie a una altura de 1 cm con la espátula, cuidando de no dejar burbujas de aire en la masa de suelo. Hacer un surco con el acanalador a través del eje de simetría de la cuchara de Casagrande. Dependiendo del material pueden ser necesarios una o más pasadas del acanalador, por lo que se debe tener especial cuidado de hacer las pasadas suaves y por la misma línea de simetría. iv. Se debe poner el contador en cero, y comenzar a girar la manivela de manera uniforme, con una velocidad de 2 golpes por segundo, continuar hasta que la abertura en la muestra de suelo se cierre 4” (“13mm), siempre y cuando la cantidad de golpes necesarios sean menores a 40. Luego para esta cantidad de golpes se tomara una porción de 5 a 10 grs del lugar donde se cerró el surco al cual se le medirá el contenido de humedad. v. Se necesitan al menos 3 pares de datos “N” de golpes-humedad” para ajustar una recta a estos en el gráfico semilogarítmico, llamada “curva de flujo”, donde en el eje de las abscisas va el número de golpes en escala logarítmica y en el eje de las ordenadas va el contenido de humedad en porcentaje. vi. Para encontrar el límite líquido se entra al gráfico por el eje de las abscisas en el N* 25 de golpes, y donde éste corta con la curva de flujo ajustada anteriormente, se considera el límite líquido del material. vii. Se recomienda por cada par de datos “N* de golpes-humedad” repetir el ensayo hasta que el número de golpes no tenga una diferencia mayor a 1. Entendiendo que para ciertos suelos especiales se pueden aceptar diferencias mayores. Además considerar que para el mismo contenido de humedad y muestra, una diferencia mayor en el número de golpes evidencia una falta de homogeneidad en la humedad de la muestra. UNAB - Santiago de Chile Mecánica de Suelos Ayudantes: José Villegas Claudio Zurita 7