LABORATORIO MECANICA DE SUELOS UTP .docx

“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”
Laboratorio Calificado
Trabajo que como parte del curso de Mecánica de Suelos presentan los
alumnos:
APELLIDOS, Nombres Códigos
Ica, 7 de Noviembre de 2022
INTRODUCCION

Los agregados ocupan alrededor del 60 - 75% del volumen total de la mezcla del
concreto por lo que la calidad de estos tendrá una fuerte influencia en la calidad
del producto final. Además, se les considera elementos inertes (también
denominados áridos) puesto que no deberían intervenir en la reacción entre el
cemento y el agua; sin embargo, sus características pueden ser en algunos
casos tan importantes como las del cemento. Los tenas abordados en este
informe, permitirá al alumno determina el tamaño de partícula de los suelos,
relaciones gravimétricas y volumétricas, límites de consistencia de los suelos
finos, así como la distribución granulométrica de los suelos para inferir el
comportamiento respecto de sus propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas.
Así como conocer el procedimiento de los ensayos Proctor estándar y modificado
para determinar la compactación de un suelo.
OBJETIVOS DEL LABORATORIO.

El objetivo de la práctica es determinar las características físicas del agregado
grueso y agregado fino los cuales son utilizados para fabricar concreto conforme
a los procedimientos especificados en las Normas Técnicas Peruanas y ASTM.
Se realizarán los siguientes ensayos en el laboratorio:
 Análisis granulométrico por tamizado.
 Límites de consistencia.
 Contenido de humedad
 Gravedad del solido con picnómetro.
 Proctor Estándar y Modificado
 Densidad de campo mediante Cono de arena.
Agregados: Son derivados de rocas o piedras de varios tipos. Estos son
empleados sin alterar su estado natural. Se componen mayormente por el
triturado de rocas ígneas (granito, andesita, basalto) y sedimentarias (caliza,
dolomita, arenisca).
Agregado Grueso: Es la grava natural o piedra triturada con tamaños mayores
o iguales a 5mm. Según ASTM normalmente son las partículas entre 9.5 y 75
mm (3/8” a 3”). Debe estar libre de barro, materia orgánica u otras sustancias
perjudiciales.
Agregado Fino: Son las partículas menores a 5mm. Según ASTM es todo
material menor a 9.5mm (3/8”). Debe estar libre de barro, materia orgánica u
otras sustancias perjudiciales.
Tamaño Máximo (TM) Es el menor tamiz que deja pasar el 100% de todo el
agregado.
Tamaño máximo nominal (TMN) Es el primer tamiz que empieza a retener entre
5 a 10% del agregado según NTP. Si este primer tamiz retiene más del 10%, el
TMN es considerado como el TM.
Granulometría: La granulometría es la distribución del tamaño de las partículas
de un agregado, que se determina a través del análisis de los tamices. Está
representada por la Curva Granulométrica en escala logarítmica
Módulo de finura (MF): El módulo de finura (MF) representa la malla o tamiz,
contada a partir del #100, de la SERIE ESTÁNDAR de la ASTM cuya abertura

representa el tamaño promedio del agregado. Los tamices especificados son: 3”,
1½”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y N°100 (es la mitad del anterior).
Plasticidad de los suelos: La plasticidad es la propiedad que presentan los
suelos de poder deformarse, hasta cierto limite, sin romperse. por medio de ella
se mide el comportamiento de los suelos en todas las épocas. las arcillas
presentan esta propiedad en grado variable. para conocer la plasticidad de un
suelo se hace uso de los límite de atterberg, en base a los cuales se puede
separar los cuatro estados de consistencia de los suelos cohesivos.
Límite Líquido (LL): El Límite Líquido se define como el contenido de humedad
expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el
suelo cambia del estado líquido al plástico.
Límite Plástico (LP): Se define como el contenido de humedad, expresado
en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra secada al horno,
para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado semisólido a un
estado plástico.
Contenido de humedad Por lo general, el contenido de humedad se determina
mediante un método termogravimétrico, es decir, por pérdida por secado,
mediante el cual se calienta la muestra y se registra la pérdida de peso
debida a la evaporación de la humedad. El contenido de humedad es una
magnitud que expresa la cantidad de agua en un material sólido y se puede
representar en términos de una base de masa seca o de una base de masa
húmeda. El contenido de humedad del suelo es un valor que determina la
cantidad de agua en una cierta cantidad conocida de suelo; puede expresarse
como porcentaje.
Proctor Estándar y Proctor Modificado: El ensayo Proctor es un ensayo de
compactación de suelo. Tiene como finalidad obtener la humedad óptima de
compactación de un suelo para una determinada energía de compactación.
La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua), para la
cual la densidad del suelo es máxima, es decir: que cantidad de agua le debemos
añadir a un suelo para poder compactarlo al máximo, con una energía concreta.

Método de cono de arena: Es un ensayo que permite calcular in situ el valor de
la densidad natural de los suelos, especialmente en suelos sin cohesión, arenas
y gravas, los cuales representan un reto al usar otros métodos, ya que por lo
general no se logran obtener muestras inalteradas en suelos con estas
características.
ENSAYO: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO
Norma: ASTM D422)
Materiales:
Procedimiento:
 Pesar una muestra obtenida por cuarteo. Anotar peso.
 Tamizar el material de muestra por las mallas de la serie indicada para
cada agregado, estos deben haber sido previamente ordenados de mayor
a menor abertura. Realizar el zarandeado por un tiempo aproximado de 3
minutos.
Balanza con aproximación a 0.1 g Tamices

 Culminado el tiempo, dejar un minuto sin movimiento para que las
partículas se asienten e iniciar con el pesaje de los retenidos parciales del
agregado.
Cálculo de resultados:
 Cálculo de error no debe superar 0.3% según |(𝑃𝑖−𝑃𝑓 𝑃𝑖 ) 𝑥100| donde Pi:
Peso Inicial, Pf: Peso Final. Caso contrario debe repetirse el ensayo.
 Calcular los retenidos parciales, retenidos acumulados, y porcentajes que
pasan. (Aprox. De 1%)
 Elaborar la curva granulométrica, identificar la Dimensión Máxima y
Tamaño máximo nominal. Comparar la curva con el huso granulométrico
normalizado para el tipo de agregado.
ENSAYO: LIMITES DE CONSISTENCIA
Norma: (ASTM D-423/424)
Equipo:
Procedimiento:
 Se selecciona la muestra según el método de cuarteo y se pesa para
luego tamizarlo por la malla Nº 40, colocando el material que pasa
por la malla en una charola y desechar el material retenido en la malla.

 Del material de la charola se toma una porción desuelo de
aproximadamente 150 grs y se coloca en la vasija de porcelana y se
mezcla con agua.
 Se amasa el suelo que pasa el tamiz #40 con agua hasta conseguir una
pasta homogénea.
 Se limpia la copa de Casagrande y se calibra.
 En la copa de Casagrande se coloca una porción de muestra y se enrasa
con la espátula de manera de obtener una masa de 1 cm. de espesor en
forma uniforme.
 Mediante el ranurador se hace una ranura a lo largo de la muestra de 2
mm de ancho.
 Se toma parte de suelo para determinar el contenido de humedad
 se obtienen números de golpes por ensayo así como también datos para
determinar la humedad.
ENSAYO: CONTENIDO DE HUMEDAD
Norma: MTC E-108 (ASTM D2216)
Equipo:
w = (Ww / Ws)*100 (%)
Donde:
W = Contenido de humedad expresado en %
Ww = Peso del agua existente en la masa de suelo.

Ws = Peso de las partículas sólidas.
Procedimiento:
 Primero se realiza el cuarteo.
 Luego se eligen dos extremos del cuarteo.
 Se necesitará una cantidad de muestra de acuerdo a la norma.
 Se anota el número de la cápsula y se pesa, anotándola como peso de
capsula.
 Colocar el espécimen húmedo en la capsula para luego pesar y obtener
el peso del suelo húmedo + peso de capsula.
 Colocar la capsula más el espécimen en el horno a una temperatura de
105°C por 24 horas.
 Luego que el material se a ya secado, remover el contenedor del horno y
dejar enfriar para luego pesar en la balanza y obtener peso seco de la
muestra + peso de capsula.
 Y se realizan los cálculos para determinar el contenido de humedad por
el método rápido
ENSAYO: GRAVEDAD DEL SOLIDO CON PICNÓMETRO
Norma: (ASTM D-8549)
Equipo:

Procedimiento:
 Peso de fiola.
 Una vez obtenido el peso, llenarla con agua y volverla a pesar.
 Vaciar la fiola y secar.
 Luego coloca el suelo que haya pasado por la malla n° 40 y que ocupe el
1/3 del volumen de la fiola.
 Agrega agua y se le hace hervir en el periodo de una hora.
 Una vez que la fiola haya estado hirviendo, va a perder agua, volver a
llenar con agua hasta el nivel determinado.
ENSAYO: PROCTOR ESTÁNDAR
Norma: (ASTM D-696)

 Obtener el peso unitario húmedo (para cada prueba)
 Obtener el contenido de humedad en laboratorio).
 Calcular el peso unitario seco:
ENSAYO: PROCTOR MODIFICADO
Norma: (ASTM D2216)
Procedimiento:
 Determinar el Volumen del molde sin el collarín. Determinar el peso del
molde con la plato de base sin el collarín.
 Añadir agua en incrementos de 1.5 % – 2% – 3 % o 4 % del peso total y
luego homogenizar la muestra.

 Compactar el espécimen en cinco (5) capas. Compactar cada capa con
25 golpes para el molde de 4 pulgadas (101,6 mm) ó 56 golpes para el
molde de 6 pulgadas (152,4 mm).
 Después de la compactación de la última capa, remover el collar.
 Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado, por medio de una
regla recta.
 Determine y registre la masa del espécimen y molde con aproximación al
gramo.
 Remueva el material del molde. Obtener un espécimen para determinar
el contenido de agua utilizando todo el espécimen (se refiere este método)
o una porción representativa.
 Secar en horno por 24 horas a 110 +/- 5 °C

ENSAYO: DENSIDAD IN SITU CONO DE ARENA.
Norma: (ASTM D1556)
Equipo: Cono Macro, cono convencional, balanzas, placa metálica, comba,
cincel, cucharon, brocha, 2 taras, un tamiz de ¾, 1 bolsa de plástico, arena
calibrada, estufa para secar la grava y malla para pesar la grava sumergida.
Procedimiento:
 Selecciona el lugar y se alisa la superficie del terreno, de ser necesario,
para la posterior colocación del plato metálico con perforación central.
 Luego se excava a través de esta perforación un orificio con una
profundidad similar a la capa de control.
 A continuación, se procede a colocar el cono, bien sea cono convencional
o macrocono, de manera invertida sobre el agujero, se abre la válvula de
este y se deja caer en caída libre la arena de densidad conocida (una
arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no
cementadas, de granulometría redondeada) hasta el agujero para
determinar el volumen.
 La densidad húmeda del suelo se determina dividiendo la masa húmeda
del material que fue removido entre el volumen del orificio. Luego
utilizando la masa húmeda del suelo, el contenido de humedad y volumen
del orificio, se puede calcular el volumen del agujero excavado, la masa
seca del material extraído y las densidades húmedas y secas “in situ” del
suelo ensayado.

 RESULTADOS OBTENIDOS:
1. Granulometría.

3, Contenido de humedad.
4. Gravedad del solido con picnómetro.

 Estos ensayos junto con los límites de Atterberg y los ensayos de estado
permiten identificar claramente un suelo. No obstante, estos ensayos
nunca deben sustituir la testificación in situ por un geólogo experimentado.
 El Análisis granulométrico del suelo nos permite determinar la medida del
diámetro de las partículas del suelo.
 El Análisis granulométrico por tamizado se usa para suelos granulares.
 Los límites de Atterberg, límites de plasticidad o límites de consistencia,
se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos,
aunque su comportamiento varía a lo largo del tiempo.
 Los Límites Líquido y Plástico dependen de la cantidad y tipo de arcilla
del suelo mientras que el Índice Plástico (IP) depende generalmente
de la cantidad de arcilla.
 El contenido de humedad del suelo es un valor que determina la
cantidad de agua en una cierta cantidad conocida de suelo; puede
expresarse como porcentaje.
 La gravedad especifica de un material, nos permite saber que clase
de material puede ser, teniendo en cuenta su peso, ya que es una relación
de pesos del material. La importancia de dicho ensayo radica en que la
gravedad especifica de un suelo se utiliza en el cálculo de la relaciones
de las fases de los suelos.
 Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor
Standard", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos
se encuentra en la energía utilizada, la cual se modifica según el caso
variando el número de golpes, el pisón (cambia altura y peso), el molde y
el número de capas. La compactación incrementa la densidad y disminuye
los macroporos del suelo.
 El grado de compactación es determinado por la razón entre la densidad
seca del suelo y la densidad seca máxima obtenida a través de un ensayo
proctor en un laboratorio.
 En el ensayo de Proctor la rapidez de la homogenización garantiza la
estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal
elaboración del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de
humedad actual.

 De acuerdo a la Norma, la prueba debe realizarse en un lugar cerrado,
con ventilación libre, que no afecte a las condiciones de humedad de la
muestra.
 El método de cono de arena se recomienda para suelos cohesivos en
condiciones no saturadas, ya que en suelos que se desmoronan
fácilmente y/o el contenido de humedad es muy alto, el orificio excavado
puede presentar deformaciones y llegar sufrir derrumbamientos parciales
o totales.

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