Laboratorio de humedad, gravedad específica y densidad

Humedad, Gravedad Específica y Densidad

Mecánica de suelos (7850)

Fecha: Agosto XIV, 2018

1.    Introducción

En esta experiencia de laboratorio de suelos, se realizaron tres ensayos: Contenido de humedad, gravedad específica y densidad, todos fueron desarrollados en el laboratorio de materiales-geotecnia de la Universidad    . Para estos, se usó una muestra de suelo (arena), proveniente de una cantera, y con los distintos procedimientos se lograron obtener las características específicas del material.

Se definió el contenido de humedad como la relación entre la masa de agua libre y la de partículas sólidas del material.  Por otro lado, se evidenció la gravedad específica comparando el volumen del suelo y la masa del mismo volumen de agua, teniendo en cuenta las condiciones de temperatura.

Con el fin de obtener resultados precisos, se siguieron las normas propuestas por el Instituto Nacional de Vías. Para la primera práctica, humedad, se utilizó la norma INV E 122-07, la cual especifica la determinación en el laboratorio del contenido de agua (humedad) del suelo, roca y mezclas de suelo-agregado. Respecto a la gravedad específica, se siguió INV E 128-07, determinación de la gravedad específica de los suelos y del llenante mineral. Por último, para la densidad se tuvo en cuenta la relación entre la masa y el volumen del material.

2.    Equipos experimentales

3.    Procedimiento

• Humedad

Se toma una muestra de 500 g de la arena en su estado natural (húmedo) y se toma nota del peso de la bandeja así mismo, se lleva al horno a una temperatura constante de 110° +- 5°C por 16 horas como mínimo según como lo indica la norma INV E-122. Pasado este tiempo, se retira la bandeja con la arena del horno y se pesan, el peso que muestre la balanza será el pero se la bandeja adicionado al peso de la arena seca. La diferencia de la masa de la arena seca con la original, nos indicará el contenido de humedad del suelo.

• Gravedad Específica

Se tomó una muestra de 60 g de la arena en su estado natural, se pesó el picnómetro más el contenido de agua hasta la señalización del picnómetro, luego se desocupa una parte del agua del matraz y se le agrega la muestra de arena con la ayuda de un embudo y se termina de llenar hasta la línea señalada con agua, a continuación se agita el matraz suavemente durante media hora aproximadamente o hasta asegurarse de haber extraído todo el aire atrapado en la muestra, finalmente se pesa el picnómetro, ahora con el contenido de agua más la arena. A partir de estos datos se puede obtener la gravedad específica mediante la fórmula de Gs y siguiendo correctamente el procedimiento detallado en la norma INV E-128.

• Densidad

La muestra de 4048.2 g de arena, fue secada con anterioridad, 24 horas antes de realizar el ensayo, a una temperatura constante de 110°C, se tomó un molde cilíndrico de volumen conocido y se determinó su masa. Luego se aceito correctamente el cilindro y se llenó con la muestra, y se pesó nuevamente ahora con el contenido de arena. Nuevamente se llena el molde con la arena pero esta vez por capas, se colocan 5 mientras se golpea cada uno al introducirla con el martillo, 50 veces por capa,  comprimiendo la muestra de manera que la arena quede compactada en el molde. Finalmente se pesa el molde con la arena compactada.

4. Datos, cálculos y resultados

• Contenido de humedad

Para calcular el contenido de humedad de la muestra se hace uso de la fórmula:

  [pic 1][pic 2]

Donde:

w:  Contenido de humedad (%)

W1: Masa del recipiente con el espécimen húmedo (g)

W2: Masa del recipiente con el espécimen seco (g)

Wc: Masa del recipiente (g)

Ww: Masa del agua (g)

Ws: Masa de las partículas sólidas (g)

Los datos anteriores fueron recolectados durante la experiencia de  laboratorio realizada y se muestran en la Tabla 1

                                         Tabla 1 Datos obtenidos en el laboratorio para el  cálculo del  contenido de humedad

Reemplazando los datos en la fórmula del contenido de humedad se tiene, por ende, los siguientes resultados:

[pic 3]

El contenido de humedad de la muestra del espécimen representa el 4.08%

• Gravedad específica

Para el cálculo de la gravedad específica del suelo analizado, se hace uso de la fórmula:

[pic 4]

Donde:

Ws: Masa de la muestra de suelo seco (g)

Wbw: Masa del picnómetro con agua (g)

Wbws: Masa del picnómetro con agua y suelo (g)

Gw: Gravedad específica del agua a la temperatura de ensayo (g/cm3)

Para calcular la gravedad específica del agua, se utiliza la tabla de gravedad específica del agua a diferentes temperaturas.

Tabla 2 Gravedad específica del agua a distintas temperaturas

[pic 5]

 La temperatura del laboratorio en el momento en que fue realizado el ensayo era de 21 ºC, por lo tanto, la gravedad específica del agua a esta temperatura es de 0.9980 g/cm3.

Los demás datos se obtuvieron de manera experimental en el laboratorio y todos  fueron recopilados en la Tabla 3

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