Informe_final_suelos.docx

1. Asignatura: Mecánica de Suelos
Profesor: Carlos Jesús Jeri del Pinho
Integrantes:
 Moisés Castillo Peñaloza
 Gianfranco Pérez Gutiérrez
 Renzo Carbonel Macedo
 Miguel Ángel López
 Carlos Reupo Padilla
Sección:
 CX52
07– Abril - 2015

2. INTRODUCCIÓN
Con la finalidad de mejorar el rendimiento y aportar conocimiento técnico en los diversos
ensayos y pruebas realizadas en el laboratorio, se ha efectuado este informe, en el que se
detalla paso a paso los procedimientos y el modo operativo para la ejecución correcta de los
ensayos de la determinación de humedad, peso volumétrico de un suelo cohesivo y la
gravedad especifica de los suelos.
En la construcción de una obra civil, es vital tener presente de cómo está compuesto el suelo.
Por ello, es necesario tener en cuenta el contenido de humedad, el peso volumétrico y la
gravedad especifica del suelo, ya que con ellos se puede clasificar el suelo, ver su densidad,
humedad y otras propiedades.
De igual modo, se hace uso de distintas relaciones tales como volumétricas y gravimétricas,
diagramas de fase que ayudan a reconocer el estado del suelo en el que se puede encontrar en
campo, por lo que se tiene que tener en claro los conocimientos básicos de la mecánica de
suelos, geología y cursos relativos, puesto que así este laboratorio nos brinda un mejor
conocimiento.

3. ENSAYO 1
CONTENIDO DE HUMEDAD
(ASTM D-2216-08 / NTP 339.127)
Fundamento Teórico
El contenido de humedad de un suelo es la relación (%) que existe entre el peso de agua
contenida en un suelo, con el peso de las partículas sólidas.
Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso constante en
un horno a 110 ± 5 °C hasta que el peso del suelo permanezca constante. El peso del suelo
disminuirá y esta pérdida será considerada como el peso del agua.
Objetivos
El presente modo operativo establece el método de ensayo para determinar el contenido de
humedad de un suelo.
Instrumentos y Materiales
 Horno de secado: Horno de secado termostáticamente controlado, capaz de mantener
una temperatura de 110 ± 5 °C.
 Balanzas: Debe de presentar las siguientes aproximaciones; 0.1 g para muestras de
menos de 200 g y de 1 g para muestras de más de 200 g.
 Recipientes: Fabricados apropiadamente para resistir la corrosión, al cambio de peso
debido al enfriamiento o calentamiento continuo, exposición a materiales de pH
variable, y a la limpieza.
 Utensilios para manipulación de recipientes: Guantes, tenazas o un sujetador para
mover y manipular los recipientes calientes después de que se hayan secado.
 Otros utensilios: Se requiere el empleo de espátulas, cucharas, cuchillos, lona para
cuarteo, divisores de muestras, etc.

4. Procedimiento
1. Se debe limpiar una tara y determinar el peso de esta. Luego, se debe seleccionar un
suelo representativo y llenar el envase con la muestra con un mínimo de 100 gramos.
Después se determina el peso de la tara más la muestra y se registran los datos.
2. Ahora se coloca en un horno termostático de laboratorio a una temperatura de 110 ± 5
°C de 12 a 24 horas o hasta que el peso de la tara más la muestra sea constante. Se
debe tener en cuenta que el peso constante variara dependiendo al tipo de material.
3. Al termino de este paso se retira la muestra del horno dejándolo enfriar a temperatura
ambiente
4. Finalmente, se registra el peso de la tara más el suelo.
Cálculos
Datos:
Peso de Cápsula N°1 = 38.8g
Peso de Cápsula N°3 = 35.4 g
Peso de Cápsula con Suelo Húmedo = Peso de Cápsula + Suelo Húmedo
Peso de Cápsula con Suelo Seco = Peso de Cápsula + Suelo Seco
Peso de Agua (Ww) = (Peso de Cápsula + Suelo Húmedo) – (Peso de Cápsula + Suelo Seco)
Peso de Suelo Seco (Ws) = Peso de Cápsula + Suelo Seco - Peso de Cápsula
Contenido de Humedad =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
𝑥 100%
Observaciones, precauciones y fuentes de error
 Los recipientes y sus tapas deben ser herméticos a fin de evitar perdida de humedad de
las muestras antes de la pesada inicial y para prevenir la absorción de humedad de la
atmosfera después del secado y antes de la pesada final.
 Se debe tener cuidado tener cuidado al momento de tallar la muestra, ya que es posible
que se requiere y pierda propiedades, por lo que lo haría no representativo.
 Antes de desarrollar el ensayo, se debe asegurar de que la tara este correctamente
limpia y de que no esté conformado por un material que absorba humedad.
 Se debe tener cuidado de no tocar el material ya que esto puede afectar en el contenido
de humedad del suelo. Por lo tanto, se tiene que utilizar utensilios no absorbentes para
manejarlos.
 Otro tipo de error, aunque no muy importante, es el de aproximación, ya que este
ensayo demanda un cálculo matemático no exacto.

5.  Para realizar el muestreo en campo, se debe tener cuidado de no extraer muestras en
áreas cercanas a carreteras, zonas mojadas, sectores de carga y descarga de
fertilizantes o de construcciones.
 La balanza debe estar bien calibrada y limpia, y colocada en una superficie horizontal.
Además, se tiene que tener cuidado de que no existan vibraciones cerca que alteren sus
lecturas.
Resultados:
Cápsula N° 1 3
Peso de Cápsula 38.8 g 35.4
Peso de Cápsula +
Suelo Húmedo
106.3 g 116.1 g
Peso de Cápsula +
Suelo Seco
92.9 g 100.6 g
Peso del Agua 13.4 g 15.5 g
Peso de Suelo Seco 54.1 g 80.7 g
% Contenido Humedad 24.8 % 19.2%
Conclusiones
En el ensayo, determinamos el porcentaje de contenido de humedad del suelo de la muestra
N° 1 y N° 3 en estudio que son de 24.8% y 19.2% respectivamente.
Contenido de humedad promedio
W% = (24.8 + 19.2) / 2 = 22.0%
Otros métodos para determinar el contenido de humedad
 Speedy
Es un instrumento utilizado para la determinación del
contenido de humedad en diferentes industrias en
materiales, como la solera, hormigón, arena y cemento.
El Speedy es un instrumento portátil y sencillo consistente
en un tanque presurizado, una balanza y una maleta de
transporte. El ensayo consiste en extraer parte del material a ensayar que introduciremos,
previamente pesado con la balanza incorporada en el suministro. Posteriormente añadiremos
una cantidad de carburo cálcico que producirá una reacción en el interior, aumentando la

6. presión de modo proporcional a la cantidad de humedad en el recipiente.
El resultado queda reflejado en la esfera del equipo.
 TDR ( Time Domain Reflectometry)
Se basa en la medida del retraso (eco) de una señal eléctrica enviada a través de una material
con agua. La técnica se basa en el principio mediante el cual una onda emitida sufrirá una
reflexión cada vez que se encuentre ante un cambio de medio, y es el mismo principio el cual
funcionan los equipos Reflectometro de dominio de tiempo.
 Alcohol Metílico
Consiste en saturar con alcohol metílico una muestra de suelo previamente pesada y
encenderle fuego, obteniendo el secado de la muestra por combustión. Se repite el ensayo
hasta obtener pesos constantes y luego se determina el contenido de humedad. La limitante es
que este método no entrega buenos resultados en suelos orgánicos.
 Gravimetrico
Es el más básico de los métodos usados. Para este solo se requiere conocer la masa de suelo
húmedo y seco, luego determinar la densidad del mismo para finalmente calcular la humedad
del material en términos volumétricos. La desventaja de este es el hecho de que se presenta
una alteración en la muestra tratada. Este es el método que fue utilizado en el laboratorio.
 Picnómetro de aire diferencial
Consiste en introducir en un cilindro calibrado una muestra de suelo previamente pesada y
colocarlo en una prensa del aparato para ejercer sobre él una presión por medio de una bomba
de mercurio, produciendo una expansión de aire por los vacíos del suelo. De esta forma se
obtiene el volumen de aire de la muestra mediante una tabla de aforo. Con los datos obtenidos

7. se calcula la humedad del suelo mediante una fórmula que está en función de la gravedad
específica del suelo y del agua, el volumen de aire y el peso total de la muestra de suelo.
 Aguja Proctor
Consiste en determinar la fuerza necesaria de aplicar para introducir una aguja estandarizada
en probetas Proctor compactadas en laboratorio con diferentes humedades, obteniendo una
curva de calibrado de humedad vs esfuerzo. Para obtener la humedad en terreno, se determina
la resistencia a la penetración de una muestra de suelo antes de su apisonamiento en el mismo
molde Proctor, leyendo el contenido de humedad en la curva de calibración.

8. ENSAYO 2
PESO VOLUMETRICO DEL SUELO COHESIVO
(NTP 339.139)
Fundamento Teórico
El suelo es un material constituido por el esqueleto de partículas solida rodeado por espacios
libres (vacíos), en general ocupados por agua y aire. Para poder describir completamente las
características de un depósito de suelo es necesario expresar las distintas composiciones de
sólido, líquidos y aire, en términos de algunas propiedades físicas.
En el suelo se distinguen tres fases:
 Solida: formada por partículas minerales del suelo, incluyendo la capa solida
adsorbida.
 Liquida: generalmente agua (específicamente agua libre), aunque pueden existir otros
líquidos de menor significación.
 Gaseosa: comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes otros gases, por
ejemplo: anhídridos carbónicos, vapores de sulfuro, etc.
Asimismo, se debe tener en cuenta las relaciones gravimétricas y volumétricas para poder
encontrar un diagrama de fases que englobe todos los estados del suelo en Gaseosa, Liquida y
Solida.
 La masa de aire es despreciable.
 El volumen de los poros (Vv) es la suma del volumen del agua (Vw) y del aire (Va).
Diagrama de Fases
En cuanto a las relaciones volumétricas, tenemos como prioridad para este experimento
encontrar e peso volumétrico de una muestra parafinada.

9. Peso Volumétrico
Esta es una relación del peso de la masa de suelos entre su volumen de masa, dentro de ella se
considera las tres fases del suelo, previamente mencionadas.
Peso Específico
Se le dice así a la relación del peso del suelo entre su volumen del mismo.
Objetivos
 Determinar el peso y el volumen de una muestra inalterada (Mit o Mib)
𝛾𝑚 =
𝑊𝑚
𝑉𝑚
Dónde:
Wm: Peso de la masa
Vm: Volumen de la masa
 Encontrar el significado del peso especifico del suelo
 Verificar las precauciones a tener en cuenta en este experimento.
 Mostrar el diagrama de fases de la muestra ensayada
Instrumentos y materiales
 Balanza hidrostática ( Sensibilidad de 0.1 gramos)
 Canastilla de acero galvanizado (Elaborada en base de la malla N° 10)
 Probeta graduada de 1000 ml
 Pipeta, espátulas
 Parafina solida (material usado parecido al recubrimiento de velas)
 Olla pequeña
 Cocinilla Eléctrica
Procedimiento
1. Comenzamos con la extracción de una muestra de suelo sin grietas tratándola con
mucho cuidado para no alterar sus condiciones. Esta proviene de una muestra
embolsada más grande.
2. Luego, tomamos la muestra extraída y se llevara a parafinarla.
3. Para ello, se calentó la parafina en un recipiente hasta que se encuentre en forma
líquida es en ese momento que pasamos la muestra y quedo cubierta.

10. Asimismo, se explicó la razón por la que no pasaría agua si la muestra ya está
parafinada.
4. Ahora pesamos la muestra en la balanza y anotamos el resultado.
5. En última paso, se optó por ir al METODO B, en el cual llenamos un balde con agua,
que se encuentre sujetado de una balanza digital en la parte superior de una mesa, es
entonces que se coloca una canastilla y esperamos hasta que el agua se estabilice.
6. Colocamos la balanza en cero, ya puesta la canastilla e introducimos la muestra
parafinada para registrar su peso y terminar los cálculos.
Cálculos
Como se puede observar en la imagen, nuestro cálculos corresponden a una diferencia de
pesos, entre la muestra parafina y solo muestra.
(Datos obtenidos)
 Peso muestra húmeda
 Peso muestra húmeda + parafina al aire
 Peso muestra húmeda + parafina sumergida:
 Densidad de Parafina:
(Formulas)
𝜸 =
𝑾𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂
𝑽 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂
Para encontrar las relaciones volumétricas y gravimétricas para el diagrama de fase, nos
atenemos a estas fórmulas.
𝛾𝑠 =
𝑊𝑠
𝑉𝑠
𝐺𝑠 =
𝛾𝑠
𝛾𝑤
𝑤 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
× 100 𝛾 =
𝑊𝑡
𝑉𝑡
𝛾𝑠𝑎𝑡 =
𝑊𝑠 +𝑉𝑣 × 𝛾𝑤
𝑉𝑡
𝛾′
= 𝛾𝑠𝑎𝑡 − 𝛾𝑤
𝑛 =
𝑉𝑣
𝑉𝑡
𝑆𝑟 =
𝑉𝑤
𝑉𝑣
× 100 𝑒 =
𝑉𝑣
𝑉𝑠

11. Fuentes de error
 Se debe tener cuidado al momento de envolver la muestra con parafina, puesto que
pueden entrar poros y la muestra no quedaría completamente parafinada lo que puede
malograr el peso de la misma,
 Otro aspecto a considerar en introducir la canastilla para poder registrar la muestra
parafinada, puesto que aquella no puede tocar las paredes del balde.
 Además, no manipula tanto tiempo la muestra con la mano hasta después de
parfinarla, e incluso así se debe tener cuidado de esperar a que repose.
 Fijarse si el suelo cohesivo no presenta grietas considerables.
Resultados
En el anexo, se adjuntó el resumen de cálculos y resultados junto con el diagrama de fase.
Conclusiones
A partir de este ensayo, podemos ver que manipular una muestra para encontrar su peso
volumétrico y además saber los estados por los que pasa y como va cambiando su peso y
volumen a través de ellos, nos ayuda a entender un poco más experimentalmente sobre las
relaciones volumétricas expuestas en teoría.
Asimismo, el empleo del peso específico del suelo nos proporciona la relación del peso
encontrado con la ayuda de la parafina y su volumen. Con la ayuda de los resultados y el
diagrama de fase podemos saber para que funcione un peso específico y porque la norma
vigente NTP 339.139 hace uso de este.
Tabla Resultados
Peso de la muestra húmeda al aire (g) 62.6 g
Peso de la muestra húmeda + parafina al aire (g) 63.9 g
Peso de la muestra húmeda + parafina sumergida (g) 29.9 g
Peso de la parafina utilizada (g)
1.3 g
Densidad de la parafina (gr/cm3) (Dato) 0.87 g/cm3
Volumen de la parafina utilizada (cm3) 1.49 cm3
Volumen de suelo + parafina (cm3) 34 cm3
Volumen de la muestra de suelo (cm3) 32.51 cm3
Peso volumétrico (gr/cm3) 1.93 g/cm3

12. ENSAYO 3
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS
(ASTM D-854 / AASHTO T-100)
Fundamento Teórico
 Peso específico de solidos es la relación del peso de la fase solida entre el volumen de
la fase solida
 La gravedad específica se define como la relación entre el peso específico de los
sólidos y el peso específico del agua destilada
Objetivos
Encontrar la gravedad especifica del suelo
Instrumentos y Materiales
 Frasco volumétrico (picnómetro), de 100 a 500 cm3 de capacidad.
 Bomba de vacío, con tuberías y uniones, o en su defecto un mechero o un dispositivo
para hervir el contenido del picnómetro.
 Estufa, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5 °C.
 Balanzas, con capacidad de 1200 g y sensibilidad de 0.01 g, y otra con capacidad de
200 g y sensibilidad 0.001 g
 Pipeta
 Termómetro graduado con precisión de 0.1 °C y escala de 0 a 50 °C.
Procedimiento
1. Para poder encontrar el peso específico del suelo a su humedad natural. Se empezó por
escoger una muestra representativa de la muestra del suelo, que en este caso es la
capacidad del picnómetro (500 cm3) y la cantidad requerida para esto es entre 120 a
130 gramos.
2. Posterior a eso, se llena el picnómetro o fiola con una cantidad de agua destilada para
poder remover en la parte inferior del mismo algún contenido, asimismo se transfiere a
una capsula de evaporación, para que no haya dudas en que no se hay removido
absolutamente todo el contenido posible se lleva a un secado. De esto se determina la
temperatura y el peso de suelo seco de la muestra.
3. Luego, se llena hasta la mitad de la fila con cuidado que no tenga burbujas de aire y se
deja descansar unos minutos.

13. 4. Además, se extrajo contenidos de aire atrapado dentro de la suspensión del suelo en
agua
5. Asimismo, se realizó un movimiento por el que la fiola vaya eliminando los vacíos
que pueda contener el suelo poco a poco.
Cálculos
Datos:
Peso de la fiola = 165.2 g
Peso de la fiola + agua = 663.2 g
Temperatura del agua = 23.5°
Densidad del Agua = 0.99742 g/cm3
Peso de suelo seco = 127,0
Peso de suelo seco + fiola + agua = 744 g
Peso de la fiola con Suelo Seco = 292.2 g
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜
=
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜
(𝑃. 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 + (𝑃. 𝐹𝑖𝑜𝑙𝑎 + 𝑃. 𝑎𝑔𝑢𝑎) − (𝑃. 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜. 𝑆𝑒𝑐𝑜 + 𝐹𝑖𝑜𝑙𝑎 + 𝐴𝑔𝑢𝑎)

14. (Referencia de lo visto en laboratorio)
Peso específico relativo = 2.75
Gs = 2.75/0.99742 = 2.76
CONSTRUCCIÓN DEL DIAGRAMA DE FASES
Se tienen los datos de laboratorio: Gs, γ, w
γ = 1,930 gr/cm3
w = 22%
Gs = 2.76
Conclusiones y sugerencias
Los ensayos que se realiza a la muestra solo busca encontrar las condiciones necesarias para
realizar un buen proyecto y obtener como resultado una buena obra. De acuerdo a los
resultados que se obtuvieron dentro del laboratorio podemos afirmar que el suelo es apto para
un determinado proyecto, puesto que el contenido de humedad promedio que presenta el suelo
es de 22%. Este valor se encuentra dentro del rango a considerar (0 < W ≤300) %. Así mismo,
de acuerdo al segundo ensayo podemos mencionar que el peso unitario o volumétrico es un
valor considerable (1,930g/cm3), ya que está dentro del rango a considerar (< 1,20; 2,20 >

15. g/cm3) en su estado natural. En nuestro tercer ensayo el peso específico relativo del suelo nos
dio el valor de 2,75; lo cual indica que es un suelo a considerar para obras determinadas.
Con la realización del ensayo de gravedad especifica podemos decir que se cumplieron los
objetivos plasmado en esta experimentación, ya que después de unos procesos, de tomar
muchas medidas y recopilar varios datos se llegó a lo esperado que era determinar la gravedad
específica o peso específico relativo que fue de 2,76. Con ello podemos concluir que el suelo
es bueno para la construcción ya que oscila entre los 2.6 – 2.8 es decir un suelo sin orgánicos.
4.1 Bibliografía
o http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/humedad.p
df
o Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos.
o Powrie, W. Soil Mechanics, Concepts & Applications. 2da. Ed., Spon Press, 2004.
o Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos.
o Giménez Salas, J. A. y coautores. Geotecnia y Cimientos. 2da. Ed., Rueda, 1992.