Manual de Mecánica de Suelos

[MANUAL DE MECÁNICA DE SUELOS] August 11, 2008
2 Facultad de Ingeniería civil | UMSNH
ÍNDICE
PRÁCTICA N° 1.- CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS.................. 7
1.1 OBJETIVO...................................................................................................................... 7
1.2 CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA.................................................... 7
1.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS.................. 9
1.3.1 Suelos gruesos....................................................................................................... 9
1.3.2 Suelos finos........................................................................................................... 12
1.4 CLASIFICACIÓN DE CAMPO................................................................................... 13
1.4.1 Clasificación de campo de fragmentos de roca .............................................. 13
1.4.2 Clasificación en campo de suelos ..................................................................... 14
1.4.3 Clasificación de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos ......... 20
1.5 CONCLUSIONES........................................................................................................ 24
PRÁCTICA N° 2.- DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA
MEDIANTE EL USO DE MALLAS........................................................................................... 25
2.1 OBJETIVO.................................................................................................................... 25
2.2 EQUIPO Y MATERIAL ............................................................................................... 26
2.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA ......................................................................... 27
2.4 PROCEDIMENTO DE LA PRUEBA......................................................................... 29
2.5 PROCEDIMENTO DE CÁLCULO............................................................................. 34
2.6 EJEMPLO DE CÁLCULO........................................................................................... 36
2.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA ............................................................................ 38
2.8 CONCLUSIONES........................................................................................................ 41
PRÁCTICA N° 3.- DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE CONSISTENCIA Y
CONTRACCIÓN LINEAL .......................................................................................................... 42
3.1 OBJETIVO.................................................................................................................... 42
3.1.1 Plasticidad ............................................................................................................. 42

3.2 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO.............................................................. 44
3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes.................................... 44
3.2.2 Preparación de la muestra.................................................................................. 45
3.2.3 Procedimiento de la prueba................................................................................ 46
3.2.4 Procedimiento de cálculo.................................................................................... 49
3.2.5 Procedimiento por el método simplificado ....................................................... 49
3.3 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO .......................................................... 51
3.3.3 Cálculos y resultados .......................................................................................... 53
3.4 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE PLÁSTICO.......................................................... 53
3.5 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL............................................ 54
3.6 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN VOLUMÉTRICA............................. 56
3.6.3 Expresión de resultados...................................................................................... 59
3.9 CONCLUSIONES........................................................................................................ 64

PRÁCTICA N° 4.- DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA O PESO
ESPECÍFICO RELATIVO DE LOS SÓLIDOS .......................................................................... 65
4.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 65
4.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 67
4.3.1 Suelos arcillosos o cohesivos ............................................................................ 68
4.3.2 Suelos arenosos o no cohesivos....................................................................... 68
4.4 CALIBRACIÓN DEL MATRAZ .................................................................................. 69
4.5 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA RETENIDO EN LA MALLA
N° 4 71
4.6 PROCEDIMIENTO ALTERNATIVO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA
DENSIDAD RELATIVA DE SÓLIDOS DEL MATERIAL RETENIDO EN LA MALLA
N°4 73
4.7 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA QUE PASA LA MALLA N° 4
74
4.10 CONCLUSIONES .................................................................................................... 81
PRÁCTICA N° 5.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN PROCTOR ............................................ 85
5.1 OBJETIVO.................................................................................................................... 85
5.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 85
5.4 PROCEDIMIENTO...................................................................................................... 87

5.7 CONCLUSIONES........................................................................................................ 96
PRÁCTICA N° 6.- PRUEBA DE COMPACTACIÓN PORTER ESTÁNDAR ......................... 97
6.1 OBJETIVO.................................................................................................................... 97
6.1.1 Generalidades. ..................................................................................................... 97
6.2 EQUIPO ........................................................................................................................ 98
6.3 PROCEDIMIENTO...................................................................................................... 99
6.4 CÁLCULOS ................................................................................................................ 103
6.5 OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 104
6.6 EJEMPLO DE CÁLCULO......................................................................................... 106
6.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA .......................................................................... 107
6.8 CONCLUSIONES...................................................................................................... 108
PRÁCTICA N° 7.- VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTÁNDAR (VRS) ....................... 109
7.1 OBJETIVO.................................................................................................................. 109
7.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR....................................................................... 109
7.3 PROCEDIMIENTO.................................................................................................... 109
7.4 CÁLCULOS ................................................................................................................ 113
7.5 EJEMPLO DE CÁLCULO......................................................................................... 113
7.7 CONCLUSIONES...................................................................................................... 116
PRÁCTICA N° 8.- DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO DE CAMPO ............ 117
8.1 OBJETIVO.................................................................................................................. 117
8.2 EQUIPO Y MATERIAL A UTILIZAR....................................................................... 117
8.3 PROCEDIMIENTO.................................................................................................... 117

8.4 EJEMPLO DE CÁLCULOS...................................................................................... 120
8.6 CONCLUSIONES...................................................................................................... 122
REFERENCIAS.......................................................................................................................... 123

PRÁCTICA N° 1.- CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE
ROCA Y SUELOS
1.1 OBJETIVO
Clasificar los materiales para terracerías, que pueden ser fragmentos de roca o
suelos, mediante pruebas índice, que permiten estimar algunas de las propiedades
físicas y mecánicas del material y, con base en éstas, determinar su tipo de acuerdo
con un sistema de clasificación de fragmentos de roca y suelos.
1.2 CLASIFICACIÓN DE FRAGMENTOS DE ROCA
Los fragmentos de roca son todos aquellos cuyo tamaño está comprendido entre
7.5 cm (3”) y 200 cm. Según su tamaño se clasifican como se señala en la Tabla 2.
Forma
Redondeada
Subredondeada
Angulosa
Lajeada
Acicular
Textura
Lisa
Rugosa
Muy rugosa
Grado de alteración
Sanos
Alterados
Muy alterados
Tabla 1. Características de los fragmentos de roca.

Tipo Subtipos Identificación Símbolo
de grupo
Fragmentosderoca
(tamañosmayoresde7.5cmymenoresde2m)
Grandes
(mayoresde75cmyMenoresde2
m)
Fragmentos grandes, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fg
Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos, predominando los
grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.
Fgm
Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos, predominando los grandes,
con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.
Fgc
Fragmentos grandes mezclados con fragmentos medianos y chicos, predominando
los grandes sobre los medianos y éstos sobre los chicos, con menos del 10% de
suelo.
Fgmc
Fragmentos grandes mezclados con fragmentos chicos y medianos, predominando
los grandes sobre los chicos y éstos sobre los medianos, con menos del 10% de
suelo.
Fgcm
Medianos
(mayoresde20cmyMenoresde
75cm)
Fragmentos medianos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fm
Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes, predominando los
medianos sobre los grandes, con menos del 10% de fragmentos chicos o de suelo.
Fmg
Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos, predominando los
medianos sobre los chicos, con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.
Fmc
Fragmentos medianos mezclados con fragmentos grandes y chicos, predominando
los medianos sobre los grandes y éstos sobre los chicos, con menos del 10% de
suelo
Fmgc
Fragmentos medianos mezclados con fragmentos chicos y grandes, predominando
los medianos sobre los chicos y éstos sobre los grandes, con menos del 10% de
suelo
Fmcg
Chicos
(mayoresde7.5cmy
Menoresde20cm)
Fragmentos chicos, con menos del 10% de otros fragmentos o de suelo. Fc
Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes, predominando los chicos,
con menos del 10% de fragmentos medianos o de suelo.
Fcg
Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos, predominando los chicos,
con menos del 10% de fragmentos grandes o de suelo.
Fcm
Fragmentos chicos mezclados con fragmentos grandes y medianos, predominando
los chicos sobre los grandes y éstos sobre los medianos, con menos del 10% de
suelo
Fcgm
Fragmentos chicos mezclados con fragmentos medianos y grandes, predominando
los chicos sobre los medianos y éstos sobre los grandes, con menos del 10% de
suelo
Fcmg
Tabla 2. Clasificación de los fragmentos de roca.

1.3 CLASIFICACIÓN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCS
Los suelos son materiales con partículas de tamaño menor de 7.5 cm (3”). Se
clasifican como se indica en la Tabla 3 de este manual y se explica a continuación, con
base en su composición granulométrica y en sus características de plasticidad,
representada por los límites de consistencia.
Los suelos se clasifican como suelos gruesos cuando más del 50% de sus
partículas son de tamaño mayor que 0.075mm (malla N° 200) y como suelos finos
cuando el 50% de sus partículas o más, son de tamaño menor.
1.3.1 Suelos gruesos
Los suelos gruesos se clasifican como grava cuando más del 50% de las
partículas de la fracción gruesa tienen tamaño mayor que 4.75 mm (malla N° 4) y como
arena cuando el 50% de las partículas o más de la fracción gruesa, son de tamaño
menor.
La grava se identifica con el símbolo G (Gravel) y la arena con el símbolo S
(Sand). Ambas a la vez se subdividen en 8 subgrupos:
 Grava o arena bien graduada (GW o SW). Si el material contiene hasta 5% de
finos, cuando se trate de una grava cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es
mayor de 4 y su coeficiente de curvatura (Cc) esté entre 1 y 3, se clasifica como
grava bien graduada y se identifica con el símbolo GW. Cuando se trate de una
arena cuyo coeficiente de uniformidad (Cu) es mayor de 6 y su coeficiente de
curvatura (Cc) esté entre 1 y 3, se clasifica como arena bien graduada y se
identifica con el símbolo SW.
 Grava o arena mal graduada (GP o SP). Si el material contiene hasta 5% de
finos y sus coeficientes de uniformidad y curvatura, no cumplen con lo indicado
en el párrafo anterior, se clasifica como grava mal graduada o arena mal

graduada, según corresponda y se identifica con los símbolos GP o SP,
respectivamente.
 Grava o arena limosa (GM o SM). Si el material contiene más del 12% de finos y
estos son limo, se clasifica como grava limosa o arena limosa, según
corresponda y se identifica con los símbolos GM o SM, respectivamente.
 Grava o arena arcillosa (GC o SC). Si el material contiene más del 12% de finos
y estos son arcilla, se clasifica como grava arcillosa o arena arcillosa, según
corresponda y se identifica con los símbolos GC o SC, respectivamente.
 Grava o arena bien graduada limosa (GW-GM o SW-SM). Si el material contiene
entre 5% y 12% de finos y estos son limo, se trate de una grava bien graduada
limosa y se identifica con el símbolo GW-GM. Cuando se trate de una arena, se
clasifica como arena bien graduada limosa y se identifica con el símbolo SW-
SM.
 Grava o arena mal graduada limosa (GP-GM o SP-SM). Si la grava o la arena
son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son limo, se
clasifican como grava mal graduada limosa o arena mal graduada limosa, según
corresponda y se identifican con los símbolos GP-GM o SP-SM,
respectivamente.
 Grava o arena bien graduada arcillosa (GW-GC o SW-SC). Si la grava o la arena
cumplen con los requisitos de bien graduadas, excepto que contienen entre 5 y
12% de finos y estos son arcilla, se clasifican como grava bien graduada
arcillosa o arena bien graduada arcillosa, según corresponda y se identifican con
los símbolos GW-GC o SW-SC, respectivamente.
 Grava o arena mal graduada arcillosa (GP-GC o SP-SC). Si la grava o la arena
son mal graduadas, contienen entre 5 y 12% de finos y estos son arcilla, se
clasifican como grava mal graduada arcillosa o arena mal graduada arcillosa,
según corresponda y se identifican con los símbolos GP-GC o SP-SC,
respectivamente.

SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (S.U.C.S.)
INCLUYENDO IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN Tabla 3
DIVISIÓN MAYOR NOMBRES TÍPICOS CRITERIO DE CLASIFICACIÓN EN EL LABORATORIO
SUELOSDEPARTÍCULASFINAS
Másdelamitaddelmaterialpasaporlamallanúmero200
SUELOSDEPARTÍCULASGRUESAS
Másdelamitaddelmaterialesretenidoenlamallanúmero200
Laspartículasde0.074mmdediámetro(lamallaN°.200)son,aproximadamente,lasmáspequeñasvisiblesasimplevista.
LIMOSYARCILLAS
LímiteLíquido
Mayorde50
SUELOS
ALTAMENTE ORGÁNICOS
LIMOSYARCILLAS
LímiteLíquido
menorde50
ARENAS
Másdelamitaddelafraccióngruesa
pasaporlamallaNo.4
GRAVAS
Másdelamitaddelafraccióngruesaes
retenidaporlamallaNo.4
PARACLASIFICACIÓNVISUALPUEDEUSARSE½cm.COMO
EQUIVALENTEALAABERTURADELAMALLANo.4
ARENACONFINOS
Cantidadapreciablede
partículasfinas
ARENALIMPIA
Pocoonadade
partículasfinas
GRAVASLIMPIA
Pocoonadade
partículasfinas
GRAVACON
FINOS
Cantidadapreciablede
partículasfinas
GW
GP
*
GM
GC
*
SM
SP
SW
Gravas bien graduadas, mezclas de
grava y arena con poco o nada de
finos
Gravas mal graduadas, mezclas
de grava y arena con poco o
nada de finos
Gravas limosas, mezclas de
grava, arena y limo
d
u
d
u
SC
ML
CL
OL
MH
CH
OH
P
Gravas arcillosas, mezclas de
gravas, arena y arcilla
Arenas bien graduadas,
arena con gravas, con
poca o nada de finos.
Arenas mal graduadas, arena
con gravas, con poca o nada de
finos.
Arenas limosas, mezclas de
arena y limo.
Arenas arcillosas, mezclas de
arena y arcilla.
Limos inorgánicos, polvo de
roca, limos arenosos o arcillosos
ligeramente plásticos.
Arcillas inorgánicas de baja o
media plasticidad, arcillas con
grava, arcillas arenosas, arcillas
limosas, arcillas pobres.
Limos orgánicos y arcillas
limosas orgánicas de baja
plasticidad.
Limos inorgánicos, limos
micáceos o diatomáceos,
más elásticos.
Arcillas inorgánicas de
alta plasticidad, arcillas
francas.
Arcillas orgánicas de media o
alta plasticidad, limos orgánicos
de media plasticidad.
Turbas y otros suelos
altamente orgánicos.
DETERMÍNESELOSPORCENTAJESDEGRAVAYARENADELACURVAGRANULOMÉTRICA,
DEPENDIENDODELPORCENTAJEDEFINOS(fracciónquepasaporlamallaNo.200)LOSSUELOS
GRUESOSSECLASIFICANCOMOSIGUE:Menosdel5%:GW,GP,SW,SP;másdel12%:GM,GC,
SM,SC.Entre5%y12%:Casosdefronteraquerequierenelusodesímbolosdobles**
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Cu: mayor de 4.
COEFICIENTE DE CURVATURA Cc: entre 1 y 3.
Cu = D60 / D10 Cc = (D30)2
/ (D10)(D60)
NO SATISFACEN TODOS LOS REQUISITOS DE
GRADUACIÓN PARA GW.
LÍMITES DE ATTERBERG
ABAJO DE LA “LÏNEA A”
O I.P. MENOR QUE 4.
ARRIBA DE LA “LÏNEA A”
CON I.P. MAYOR QUE 7.
Arriba de la “línea A” y con
I.P. entre 4 y 7 son casos de
frontera que requieren el uso
de símbolos dobles.
Cu = D60 / D10 mayor de 6 ; Cc = (D30)2
/ (D10) (D60) entre 1 y 3.
No satisfacen todos los requisitos de graduación para SW
ARRIBA DE LA “LÏNEA A”
CON I.P. MAYOR QUE 7.
ABAJO DE LA “LÏNEA A”
O I.P. MENOR QUE 4.
Arriba de la “línea A” y con
I.P. entre 4 y 7 son casos de
frontera que requieren el uso
de símbolos dobles.
G – Grava, S – Arena, O – Suelo Orgánico, P – Turba, M – Limo
C – Arcilla, W – Bien Graduada, P – Mal Graduada, L – Baja
Compresibilidad, H – Alta Compresibilidad
** CLASIFICACIÓN DE FRONTERA- LOS SUELOS QUE POSEAN LAS CARACTERÍSTICAS DE DOS GRUPOS SE DESIGNAN CON LA COMBINACIÓN DE LOS DOS SÍMBOLOS; POR EJEMPLO GW-
GC, MEZCLA DE ARENA Y GRAVA BIEN GRADUADAS CON CEMENTANTE ARCILLOSO.
 TODOS LOS TAMAÑOS DE LAS MALLAS EN ESTA CARTA SON LOS U.S. STANDARD.
* LA DIVISIÓN DE LOS GRUPOS GM Y SM EN SUBDIVISIONES d Y u SON PARA CAMINOS Y AEROPUERTOS UNICAMENTE, LA SUB-DIVISIÓN ESTA BASADA EN LOS LÍMITES DE ATTERBERG
EL SUFIJO d SE USA CUANDO EL L.L. ES DE 28 O MENOS Y EL I.P. ES DE 6 O MENOS. EL SUFIJO u ES USADO CUANDO EL L.L. ES MAYOR QUE 28.

1.3.2 Suelos finos
Los suelos finos se clasifican según sus características de plasticidad, en:
 Limo (M). El suelo fino se clasifica como limo cuando su límite líquido (LL) y su
índice plástico (LP), definen un punto ubicado en las zonas I o III de la Carta de
Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el
símbolo M (del sueco mo y mjala). Si dicho punto se aloja en la zona I, el
material se clasifica como limo de baja compresibilidad y se identifica con el
símbolo ML; si se ubica en la zona III, se clasifica como limo de alta
compresibilidad y se identifica con el símbolo MH.
Si el material contiene una cantidad apreciable de materia orgánica y el punto
definido por su límite líquido y su índice plástico se ubica cercano y por debajo
de la línea A de la Carta de Plasticidad, se clasifica como limo orgánico de baja
compresibilidad si su límite líquido es menor de 50% y se identifica con el
símbolo OL, o como limo orgánico de alta compresibilidad si su límite líquido es
mayor y se identifica con el símbolo OH.
 Arcilla (C). El suelo fino se clasifica como arcilla cuando su límite líquido y su
índice plástico, definen un punto ubicado en las zonas II o IV de la Carta de
Plasticidad que se muestra en la Figura 1 de este Manual y se identifica con el
símbolo C (Clay). Si dicho punto se aloja en la zona II, el material se clasifica
como arcilla de baja plasticidad y se identifica con el símbolo CL, si se ubica en
la zona IV, se clasifica como arcilla de alta plasticidad y se identifica con el
símbolo CH.
 Altamente orgánicos (Pt). El suelo se clasifica como altamente orgánico cuando
se identifica por su color, olor, sensación esponjosa y frecuentemente por su
textura fibrosa; se le denomina turba y se identifica con el símbolo Pt.

Fig. 1 Carta de plasticidad.
1.4 CLASIFICACIÓN DE CAMPO
La clasificación de los fragmentos de roca y de los suelos en campo se realiza en
forma visual, por lo que se requiere experiencia para clasificar los diferentes materiales.
La experiencia se obtiene mediante la enseñanza de quien ya la tiene y comparando
las clasificaciones hechas en campo con las obtenidas en el laboratorio.
1.4.1 Clasificación de campo de fragmentos de roca
Se estiman los porcentajes de tamaños de los fragmentos de roca, tomando en
cuenta la dimensión mayor de los fragmentos, se la siguiente manera:
Según su tamaño los fragmentos se agrupan como se indica en la Tabla 4.
7
4
II
I
IV
III

Se determinan en forma aproximada los porcentajes, en volumen, de cada uno
de los grupos indicados en el párrafo anterior con relación al volumen total y con ellos
se clasifican los fragmentos de acuerdo con lo indicado en la Tabla 2 de este Manual.
Se estima en los fragmentos de los diferentes grupos, la forma, textura de la superficie
y grado de alteración, utilizando para describirlos los adjetivos indicados en la Tabla 1
de este Manual.
Designación
Grupo de tamaños (Mayor dimensión de
las partículas en cm.)
Chico 7.5 a 20
Mediano 20 a 75
Grande 75 a 200
Tabla 4. Clasificación de campo de fragmentos de roca.
1.4.2 Clasificación en campo de suelos
La clasificación de los suelos en campo, se hace considerando su granulometría,
plasticidad, color y olor, como sigue:
1.4.2.1 Granulometría
Se extiende una muestra seca del material con tamaño menor de 7.5 cm, sobre una
superficie plana con el propósito de estimar, en forma aproximada, los porcentajes de
los tamaños de las partículas, forma y composición mineralógica. Para distinguir la
grava de la arena se usa el tamaño de 5 mm como equivalente a la malla N° 4 y para
los finos basta considerar que las partículas del tamaño correspondiente a la malla N°
200 son aproximadamente las más pequeñas que pueden distinguirse a simple vista.
Para esto se procede como sigue:
a) Se determina el tamaño de la partícula mayor, que se considera como tamaño
máximo.

b) Según su tamaño las partículas de material se agrupan en:
 Partículas mayores de 5 mm (grava)
 Partículas comprendidas entre las de menor tamaño que pueda
observarse a simple vista y 5 mm (arena)
 Partículas del menor tamaño que se pueda observar a simple vista (finos)
c) Se determinan en forma aproximada los porcentajes de cada uno de los grupos
mencionados en el punto anterior con relación al volumen total y con ellos se
clasifica el suelo como grava, arena, fino o sus mezclas, de acuerdo con el
criterio indicado en la Tabla 6 de este Manual.
d) Cuando se aprecia que las partículas de menor tamaño del que puede
observarse a simple vista constituyen menos del 5% del volumen total, se estima
la graduación del material, como bien graduada cuando se observe una amplia
gama de tamaños y cantidades apreciables de todos los tamaños intermedios, y
como mal graduada cuando se observe la predominancia de un tamaño o de un
rango de tamaños, faltando algunos intermedios.
e) Cuando se aprecia que las partículas de menor tamaño que pueden observarse
a simple vista constituyen más del 12% del volumen total, para identificar el
grupo fino del material, se toma la fracción del material que pasa la malla N° 40
(0.425 mm); si no se dispone de esta malla, el cribado puede sustituirse por una
separación manual equivalente y se procede como se indica en los párrafos de
Dilatancia, Tenacidad, Resistencia en estado seco, Color y Olor.
1.4.2.2 Dilatancia
a) De la fracción que pasa la malla No 40 se toma una porción de
aproximadamente 10 cm³ y se deposita en la mano donde se le agrega agua en
cantidad tal que, al amasarla se obtenga una mezcla de consistencia suave que
no presente flujo. Si al efectuar esta operación se excede la cantidad de agua

agregada, la mezcla se extiende en la mano y se forma con ella una capa
delgada que permita la pérdida por evaporación del exceso de agua.
b) Una vez que la mezcla ha obtenido la consistencia deseada, se forma con ella
una pastilla como se muestra en la Figura 2.
c) Con la palma de la mano ligeramente contraída se sujeta suavemente la pastilla
y se sacude en dirección horizontal, golpeando varias veces y en forma vigorosa
la mano que la contiene contra la otra mano, a fin de provocar la salida del agua
al a superficie, lo cual queda de manifiesto cuando dicha superficie toma una
apariencia lustrosa. Al ocurrir esto, se presiona ligeramente la pastilla con los
dedos para provocar que el agua desaparezca de la superficie y ésta pierda su
lustre.
d) Se estima la rapidez con que la superficie de la pastilla toma la apariencia
lustrosa al golpear, así como la rapidez con que desaparece ese lustre al
presionarla. Se reporta la dilatancia como:
 Rápida
 Lenta
 Nula
Una dilatancia rápida es típica de arena fina y de arena limosa (SM) no plástica,
así como de algunos limos inorgánicos (ML). Una dilatancia extremadamente
lenta o nula es típica de la arcilla (CL o CH).
Figura 2

1.4.2.3 Tenacidad
a) De la pastilla a que se refiere el punto b) del párrafo anterior, se toma una
porción y se rola con la mano hasta formar un pequeño rollo de
aproximadamente 3 mm. de diámetro. Se reamasa el material y se forma
nuevamente el rollo, repitiéndose esta operación varias veces para que el
material pierda el exceso de agua y el rollo se fragmente, como se ve en la Figura
3, lo que indica que el suelo ha alcanzado un contenido de agua similar al del
límite plástico.
b) Se estima el tiempo necesario para que el material alcance el contenido de agua
correspondiente al límite plástico, así como la resistencia que opone a ser
comprimido el rollo. La tenacidad se reporta como:
 Nula (tiempo corto y resistencia muy pequeña)
 Media (tiempo medio y resistencia media)
 Alta (tiempo largo y resistencia alta)
Una tenacidad alta es típica de la arcilla (CL o CH), mientras más alta sea la
tenacidad, el material será más compresible. Una tenacidad media o nula es
típica de limo y limo orgánico.
Figura 3

1.4.2.4 Resistencia en estado seco
a) De la fracción que pasa la malla N° 40 se toma una porción de material, y se
forma una pastilla de aproximadamente 4 cm de diámetro y 1 cm de espesor,
como la mostrada en la Figura 4.
b) La pastilla se coloca en un medio adecuado para que pierda lentamente su
contenido de agua, hasta que se aprecie visiblemente seca; posteriormente se
rompe y se desmorona con los dedos. Si al romper la pastilla se observa que
aún contiene agua, se continúa con el secado del material y posteriormente se
rompen y desmoronan las fracciones.
c) Se estima la dificultad que presenta la pastilla a romperse y desmoronarse; de
acuerdo con lo anterior se reporta la resistencia en estado seco como:
 Nula
 Media
 Alta
Una alta resistencia en estado seco es característica de una arcilla de alta
plasticidad (CH). Una resistencia en estado seco nula es típica de un limo (ML o
MH).
Figura 4

1.4.2.5 Color
El color del suelo suele ser un dato útil para diferenciar los distintos estratos y
para identificar tipos de suelo, cuando se posee experiencia. Existen algunos criterios
relativos al color, por ejemplo, el color oscuro suele ser indicativo de la presencia de
materia orgánica o de su naturaleza básica (ferro magnesiano), y los colores claros y
brillantes son más bien propios de suelos ácidos (sílices). En la Figura 5 se muestra una
clasificación por color.
Figura 5
1.4.2.6 Olor
Los suelos orgánicos (OL y OH) tienen por lo general un olor distintivo, que
puede usarse para su identificación. El olor es particularmente intenso si el suelo está
húmedo y disminuye con la exposición al aire, aumentando, por lo contrario, con el
calentamiento de la muestra húmeda. Los suelos altamente orgánicos (Turba) prenden
estando secos.
Arcilla Arena Limo

1.4.3 Clasificación de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos
Con toda la información obtenida como se indica en los incisos 1.4.1 y 1.4.2, y
anotada en el formato que se muestra en la Tabla 5, se procede a clasificar el material
en su conjunto, conforme a los criterios contenidos en las Tablas 2 y 6 de este Manual.
CLASIFICACIÓN DE CAMPO DE FRAGMENTOS DE ROCA Y SUELOS
Obra: Fecha:
Localización: Laboratorista:
Muestra: Fragmentos de roca (Vf):
Sondeo: Profundidad: Suelos (Vs):
FRAGMENTOS DE ROCA
Características
T a m a ñ o s
Chicos
(de 7,5 a 20 cm)
Medianos
(de 20 a 75 cm)
Grandes
(de 75 a 200 m)
Porcentaje
(en volumen)
Forma
(Redondeada, subredondeada,
angulosa, lajeada, acicular)
Textura superficial
(lisa, rugosa, muy rugosa)
Grado de alteración
(sano, alterado o muy alterado)
Clasificación de los fragmentos:
(con base en la Tabla 1 de este Manual)

SUELO
Tamaño máximo: (mm) Dilatancia (rápida, lenta o nula):
Grava: (% en masa) Tenacidad (alta, media o nula):
Arena: (% en masa) Resistencia en el estado seco (alta, media o nula):
Finos: (% en masa) Color:
Olor:
Clasificación de finos:
Clasificación del suelo:
(con base en la Tabla 6 de este Manual)
Clasificación del material:
• Los porcentajes en volumen de los diferentes fragmentos de roca que contenga un material, se determinará en forma estimativa
Tabla 5. Reporte de clasificación de campo.

Tipos de suelos Símbolo
de suelo[1]
Denominación común
SUELOSDEPARTICULASGRUESAS[2]
Másdelamitaddelmaterialesdetamañomayorqueelmínimoquesepuedeobservar
asimplevista
GRAVA
Másdelamitaddelafraccióngruesaes
mayorde5mm(mallaN°4)[3]
Menos del 50% respecto
al total son partículas del
tamaño mínimo que se
puede observar a simple
vista
Amplio rango en los tamaños de las
partículas y cantidades apreciables
de todos los tamaños intermedios.
GW Grava bien graduada, Mezclas
de grava y arena, con poco o
nada de finos.
Predominio de un rango de tamaños
con ausencia de algunos tamaños
intermedios
GP Grava mal graduada, Mezclas
de grava y arena, con poco o
nada de finos.
Más del 12% respecto al
total son partículas del
vista
Fracción fina no plástica (para
identificación véase grupo ML, abajo)
GM Grava limosa, mezclas de
grava, arena y limo, mal
graduada.
Fracción fina plástica (para
identificación véase grupo CL, abajo)
GC Grava arcillosa, mezclas de
grava, arena y arcilla, mal
graduada.
ARENA
Másdelamitaddelafraccióngruesa
esmenorde5mm(mallaN°4)[3]
Menos del 5% respecto al
vista.
Amplio rango de los tamaños de
partículas y cantidades apreciables
de todos los tamaños intermedios
SW Arena bien graduada, arena
con grava y poco o nada de
finos.
Predominio de un tamaño o un rango
de tamaños con ausencia de algunos
tamaños intermedios.
SP Arena mal graduada, arena
con grava y poco o nada de
finos.
Más del 12% respecto al
vista
Fracción fina no plástica ( para
identificación véase grupo ML, abajo)
SM Arena limosa, mezclas de
arena, grava y limo.
Fracción fina plástica ( para
identificación véase grupo CL, abajo)
SC Arena Arcillosa, mezclas de
arena, grava y arcilla.
SUELOSDEPARTICULASFINAS[4]
Masdelamitaddelmaterialessonpartículasmenoresque
eltamañomínimoquesepuedeobservarasimplevista
Identificación de la fracción que pasa la malla N° 40 (0.425 mm)
LIMOYARCILLA
Dilatancia Tenacidad Resistencia en
estado seco
Rápida Nula Nula
ML Limo y arena muy fina, polvo
de roca, arena fina limosa.
Lenta Media Nula
MH Limo de alta compresibilidad,
limo micáceo o diatomáceo
Lenta a nula Media Media
CL Arcilla de baja o mediana
compresibilidad, arcilla con
grava, arcilla arenosa
Nula Alta Alta
CH Arcilla de alta compresibilidad
Rápida Media Media
OL Limo orgánico de baja
compresibilidad
Rápida a Lenta Media Media
OH Limo orgánico de alta
compresibilidad
Suelo altamente orgánico Fácilmente identificables por su color, olor, sensación esponjosa y
frecuentemente por su textura fibrosa.
Pt Turba
Tablas 6. Clasificación aproximada.
[1] Tratándose de suelos con partículas gruesas, en que él % en masa que pasa la malla N° 200 queda comprendido entre casos de frontera que requiere el uso de símbolo
doble, como por ejemplo GW-GC que corresponde a una mezcla de grava y arena bien graduada con arcilla, o SW-SM que corresponde a una arena bien graduada limosa.
[2] Las cantidades y porcentajes que se manejan son en volumen.
[3] Puede considerarse 5 mm como equivalente a la abertura de la malla N°4.
[4] Se estima que las partículas más pequeñas apreciables a simple vista corresponden al tamaño de 0.075 mm (malla N° 200).

Cuando se trate de materiales constituidos por mezclas de fragmentos de roca y
suelo, una vez que se han clasificado individualmente como se indica en el párrafo
anterior de este Manual, se clasifican dichos materiales combinando los símbolos que
corresponden a las porciones que los integran de acuerdo con lo que se indica a
continuación:
 Cuando los fragmentos de roca contengan más del 10% de suelo, el material
se clasificará con símbolo doble.
 Si el volumen de suelo es mayor del 50%, el símbolo de éste se antepondrá al
de los fragmentos de roca; si el volumen de suelo está comprendido entre 10 y
50%, su símbolo se colocará enseguida del símbolo de los fragmentos de roca,
como se ejemplifica a continuación:
Ejemplo 1 Ejemplo 2
Un material contiene: Un material contiene:
60% de GC 40% de Fm
40% de Fgm 30% de SM
20% de Fc
10% de Fg
Su símbolo será: Su símbolo será:
GC – Fgm Fmcg – SM

1.5 CONCLUSIONES

PRÁCTICA N° 2.- DETERMINACIÓN DE LA COMPOSICIÓN
GRANULOMÉTRICA MEDIANTE EL USO DE MALLAS
2.1 OBJETIVO
El objetivo de esta prueba consiste en separar por tamaños las partículas de suelo,
pasando a través de una sucesión de mallas de aberturas cuadradas y pesar las
proporciones que se retienen en cada una de ellas, expresando dicho retenido como
porcentajes en peso de la muestra total.
La sucesión de tamaños obtenida mediante el empleo de mallas, da una idea de la
composición granulométrica únicamente en dos dimensiones, por lo que las curvas
resultantes solo serán representativas de materiales constituidos por partículas de
forma equidimensional, si las partículas de un material tienen forma laminar o acicular,
es decir, de lajas o agujas, respectivamente, los resultados que se obtengan no serán
representativos de los tamaños reales del material, y en consecuencia, de su
comportamiento.
La prueba tiene dos variantes, el análisis granulométrico estándar y el análisis
granulométrico simplificado, los cuales se describen a continuación.
El análisis granulométrico estándar consiste esencialmente en separar y clasificar
por tamaño las partículas que componen el suelo.

2.2 EQUIPO Y MATERIAL
 Balanza de 20 kg de capacidad y 1 gr de aproximación.
 Balanza de 2 kg de capacidad y 0.1 gr de aproximación.
 Charola de lámina.
 Cucharon de lámina.
 Horno con termostato para mantener una temperatura constante de 105 ± 5 °C.
 Cepillo de cerdas.
 Cepillo de alambre delgado.
 Desecador de cristal.
 Juego de mallas de las siguientes designaciones:
Fracción
Malla Variación permisible
de la abertura
promedio con
respecto a la
denominación de la
malla
Abertura máxima
permisible para no
más del 5% de las
aberturas de la
malla
Abertura máxima
individual
permisible
Diámetro nominal
del alambre[1]
Designación Abertura nominal
Gravas
3” 75.0 ±2.2 78.1 78.7 5.80
2” 50.0 ±1.5 52.1 52.6 5.05
1 ½” 37.5 ±1.1 39.1 39.5 4.59
1” 25.0 ±0.8 26.1 26.4 3.80
¾” 19.0 ±0.6 19.9 20.1 3.30
½” 12.5 ±0.39 13.10 13.31 2.67
3/8” 9.5 ±0.30 9.97 10.16 2.27
¼” 6.3 ±0.20 6.64 6.78 1.82
N° 4 4.75 ±0.15 5.02 5.14 1.54
Arenaconfinos
N° 10 2.0 ±0.070 2.135 2.215 0.90
N° 20 0.850 ±0.035 0.925 0.970 0.51
N°40 0.425 ±0.019 0.471 0.502 0.29
N° 60 0.250 ±0.012 0.283 0.306 0.18
N°100 0.150 ±0.008 0.174 0.192 0.11
N° 200 0.075 ±0.005 0.091 0.103 0.053
Tablas 7. Juego de mallas.
[1] El diámetro promedio de los alambres que forman cualquier malla, considerados separadamente en cada una de sus dos
direcciones, no varía de los valores nominales en más de lo siguientes:
 5% para mallas con aberturas mayores de 0.6 mm
 7.5 % para mallas con aberturas de 0.6 mm a 0.125 mm
 10% Para mallas con aberturas menores de 0.125 mm
Nota: Todas las medidas están dadas en milímetros.

 Tapa y fondo para el juego de mallas.
 Vaso de aluminio de 1 litro.
 Agitador de varilla metálica de 6 milímetros de diámetro y 20 cm de longitud.
 Agitador metálico del tipo Ro-tap.
 Cloruro de calcio anhidro.
2.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
1. Se obtiene por cuarteo (Figura 6) una porción representativa con peso
aproximado de 15 kg, el cual se determina y se anota como Wm (Peso de la
muestra), con aproximación de un gramo.
Fig. 6. Cuarteo de la muestra representativa.
2. Cuando se requiere conocer con mayor exactitud el porcentaje de material que
pasa la malla No 200 o bien, en el caso de estudios especiales, la muestra seca
y disgregada obtenida como se indico en el paso 1, se someterá a un lavado
previo, colocándola en un recipiente provisto de vertedero y aplicándole una
corriente de agua en forma continua y de tal manera que derrame sobre la malla

Núm. 0.075 convenientemente colocada; durante este proceso la muestra se
removerá en forma adecuada para propiciar el arrastre de la fracción fina,
suspendiendo el lavado cuando el agua que salga del vertedero este clara; se
dejara escurrir la muestra y a continuación se seca en el horno a peso
constante, a una temperatura de 105 ± 5 °C; posteriormente se saca del horno,
se deja enfriar a la temperatura ambiente y se determina su peso registrándolo
como W’m (Peso de la muestra después del lavado), con aproximación de 1
gramo. La diferencia entre Wm y W’m (Peso de la muestra antes del lavado) es el
peso de la fracción que pasa la malla N° 200.
3. Una vez preparada la muestra como se indicó en los pasos 1 y 2, se criba el
material por la malla N° 4, como se muestra en la Figura 7, para separarlo en dos
fracciones; se determina el peso de ellas, se anota como Wm1 el peso de la
fracción retenida en la malla Núm. 4.75 y como Wm2 a la fracción que pasa esta
malla, ambos con aproximación de 1 gr.
Fig. 7. Muestra el cribado a través de la malla N° 4.
4. Cuando al preparar la muestra no se le haya sometido a un proceso de lavado
como se indicó en el paso 2, se corrige el peso de la fracción que pasa la malla
No 4, determinando su contenido de agua y se anota como W2. Generalmente no
es necesario determinar la humedad W1 de la fracción retenida en la malla N° 4,

secada al sol, debido a que este valor es relativamente pequeño y puede
despreciarse sin introducir error de importancia.
Fig. 8. Muestra el secado en el horno para la obtención de la humedad.
2.4 PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA
1. Se criba en forma manual el material retenido en la malla N° 4, a través de las
mallas Núm. 75.0, Núm. 50.0, Núm. 37.5, Núm. 25.0, Núm. 19.0, Núm. 12.5,
Núm. 9.5 y Núm. 4.75, comenzando por la mayor abertura y siguiendo el orden
en que se indicaron, como se muestra en la Figura 9. Para efectuar esta
operación deberá imprimirse a las mallas un movimiento vertical y horizontal,
para mantener al material en constante movimiento para que los tamaños
menores pasen a través de las aberturas correspondientes. El volumen del
material que se coloque en cada malla, deberá ser menor que la capacidad de la
misma, con el fin de evitar pérdidas y facilitar el cribado. El paso de las
partículas a través de las aberturas de las malla deberá efectuarse libremente. El
cribado en una malla deberá suspenderse cuando se estime que el peso de
material que pase dicha malla durante 1 minuto no es mayor de 1 gr. Se
verificara que las partículas que queden retenidas y que tengan forma de laja o

forma de aguja pueden pasar a través de cada malla, sin forzarlas,
acomodándolas con la mano según su dimensión menor, y las que queden
atoradas en las tramas, deberán incorporarse a la porción retenida en la malla
correspondiente.
Fig. 9. Muestra el cribado del material retenido en la malla N° 4.
2. Se pesan los materiales retenidos en cada una de las mallas Figura 10, se anotan
los pesos retenidos como Wi, en gramos.
Fig. 10. Muestra la forma de pesar el material retenido en cada una de las mallas.

3. La fracción que pasa la malla N° 4 se cuartea, para obtener el equivalente a 200
gramos de material seco; dicha cantidad se determina previamente aplicando la
siguiente fórmula:
( )
Donde:
Wh = Es el peso de la muestra húmeda equivalente a 200 gr de material seco.
2 = es el contenido de agua del material que pasa la malla Núm. 4.75, expresado en forma
decimal.
4. Se coloca esta muestra en el vaso metálico y se agrega 500 centímetros cúbicos
de agua (Figura 11) aproximadamente, dejándose en reposo durante 12 horas,
como mínimo.
Fig. 11. Agregando 500 cm3 (Aproximados) de agua al material.
5. Después de transcurrido este lapso de tiempo, se lava la muestra a través de la
malla Núm. 0.075 (N° 200). El lavado se hará agitando el contenido del vaso con
la varilla durante 15 segundos, moviéndola en forma de 8 y dejando reposar
dicho contenido durante 30 segundos. Inmediatamente después se decanta la
suspensión sobre la malla Núm. 0.075 (N° 200), como se muestra en la Figura 12.

Para facilitar el paso de las partículas final a través de la malla, deberá aplicarse
sobre esta un chorro de agua a baja presión.
Fig. 12. Muestra la forma de decantar la suspensión a través de la malla N° 200.
6. Se repite la operación de lavado indicada en el paso 5, hasta que el agua
decantada salga clara.
7. A continuación se regresa al vaso metálico el material que se haya retenido en la
malla Núm. 0.075 (N° 200). utilizando un poco de agua, la que se decantara del
vaso al final de la operación, cuidando que no haya arrastre de partículas.
Fig. 13. Muestra la forma de devolver al vaso el material retenido en la malla N° 200.
8. Se seca el material en el mismo vaso metálico, dejándolo en el horno un lapso
no menor de 16 horas, a una temperatura de 105 ± 5 °C, hasta peso constante;

a continuación se saca del horno y se deja enfriar en el desecador de cristal
hasta que la muestra tenga una temperatura cercana a la ambiental.
9. Se superponen las mallas a partir de la charola de fondo, en el siguiente orden,
Núm. 0.075, Núm. 0.150, Núm. 0.250, Núm. 0.425, Núm. 0.850 y Núm. 2.0. Se
vierte el material sobre la malla superior, se coloca la tapa, y se efectúa la
operación de cribado, imprimiendo al juego de mallas un movimiento vertical y
horizontal, durante 5 minutos; en esta operación es conveniente utilizar el
agitador mecánico.
Fig. 14. Muestra la forma de colocar las mallas para efectuar el cribado de material que paso la malla N°4.
10.Se quita la tapa, se separa la malla Núm. 2.0 y se agita sobre una charola. Hasta
que se estime que el peso del material que pase dicha malla durante 1 minuto,
no sea mayor de 1 gr. Se vierte sobre la malla Núm. 0.850 el material que pasó
la malla Núm. 2.0 y se deposita en la charola. Se repite este procedimiento del
cribado adicional con cada una de las mallas restantes. Las partículas que
hayan quedado atoradas deberán regresarse a las porciones retenidas
correspondientes, cepillando las mallas por al revés. A continuación se pesan los
materiales retenidos en cada una de las mallas y se anotan los pesos
respectivos como Wj.

2.5 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
1. Los pesos Wi de las porciones retenidas en cada una de las mallas Núm. 50,
Núm. 37.5, Núm. 25.0, Núm. 19.0, Núm. 12.5, Núm. 9.5 y Núm. 4.75, se
expresaran en % del peso de la muestra seca Wd, anotándolos como retenidos
parciales y designándolos como “i”. El peso de la muestra seca se determina por
medio de la siguiente fórmula:
Dónde:
Wd = Es el peso de la porción representativa del material seco, indicado en el paso 1 de la
preparación de la muestra en gramos.
Wd1 = Es el peso de la fracción retenida en la malla Núm. 4.75 de la muestra seca, en gramos, o
sea la suma de los pesos Wi; en el caso de que no se lave la muestra, Wd1 se considerara igual
a Wm1, en virtud de no haberse tomado en cuenta la humedad de la fracción gruesa.
Wd2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, de la muestra seca, en gramos.
Wm1 = Es el peso de la fracción retenida en la malla Núm. 4.75, de la muestra seca, cuando no se
efectúa la operación de lavado, en gramos.
Wm2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, de la muestra húmeda, en gramos.
2 = Es la humedad de la porción que pasa la malla Núm. 4.75, expresada en fracción decimal.
Los valores de los retenidos parciales “i” en %, se registran considerándolos
hasta el primer decimal. La suma de los pesos Wi mas el de la fracción Wd2 será
igual a Wd y la suma de estos pesos, expresados en %, será el 100%,
aproximadamente. En el caso de que la muestra haya sido previamente lavada,
la suma de los pesos Wi + Wd2 mas el peso del material que pasa la malla Núm.
0.075 (Wm –W’m) debe ser igual a Wd y la suma de estos pesos expresada en %
con relación a Wd deberá ser aproximadamente igual al 100%; cuando este
último valor en ambos casos no se obtenga, podrán efectuarse ajustes en forma
proporcional para lograrlo.

2. El retenido parcial correspondiente a la malla Núm. 50.0, deberá restarse de
100, para calcular el % de partículas que pasan dicha malla.
3. Después deberán hacerse sustracciones sucesivas, restando el valor inmediato
anterior, el % parcial retenido en la malla que le sigue en abertura inferior, con lo
cual se irán calculando los % que pasan en cada una de las de las mallas, hasta
llegar a la malla Núm. 4.75.
4. A continuación deberá dividirse los pesos Wj, en gramos, retenidos en cada una
de las mallas Núm. 2.0, Núm. 0.850, Núm. 0.425, Núm. 0.250, Núm. 0.150 y
Núm. 0.075, entre el peso de 200 gramos de la muestra seca previamente
lavada, después de lo cual deberán multiplicarse los cocientes anteriores por él
% que pasa la malla Núm. 4.75, para obtener los % retenidos parciales “j”,
aproximándolos hasta la primera decima. La suma de los pesos Wj, restada de
200 gramos, dará el peso del material que pasa la malla Núm. 0.075, el que
deberá expresarse también en % respecto al peso total Wd de la muestra seca.
Estos % se calcularan empleando la formula siguiente:
( )
Dónde:
j = Es el retenido parcial en cada malla desde Núm. 2.0 a la Núm. 0.075 y el que pasa la malla
Núm. 0.075 del material seco, en gramos.
Wj = Es el peso del material seco retenido parcialmente en cada malla y el de la fracción que
pasa la malla Núm. 0.075 del material seco, en gramos.
200 = Es el peso en gramos de la muestra seca, obtenida del material que pasa la malla Núm.
4.75.
= Es la fracción que pasa la malla Núm. 4.75, en %.
Wd2 = Es el peso de la fracción que pasa la malla Núm. 4.75 de la muestra seca, en gramos.
Wd = Es el peso de la porción representativa del material seco, indicada en el paso 1 de la
preparación de la muestra, en gramos.

5. Se calcula en forma análoga a la citada en el paso 3, los valores
correspondientes a los % que pasan la malla Núm. 2.0, Núm. 0.850, Núm. 0.425,
Núm. 0.250, Núm. 0.150 y Núm. 0.075, y se dibuja la gráfica correspondiente.
6. Para fines de clasificación de suelos deberá calcularse los coeficientes de
uniformidad Cu, y de curvatura Cc, que se emplean para juzgar la graduación del
material, por medio de las fórmulas siguientes.
( )
Dónde:
Cu= Coeficiente de uniformidad del material, número abstracto.
Cc= Coeficiente de curvatura del material, número abstracto.
D10, D30 y D60 representan los tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la
gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10 %, 30% y 60% que pasa,
respectivamente. Es decir, D10, D30 y D60 son las abscisas, de la gráfica de la composición
granulométrica, correspondiente a las ordenadas de 10%, 30% y 60%, respectivamente.
2.6 EJEMPLO DE CÁLCULO
Prácticamente lo que se hará en el ejemplo, será la forma del llenado del
formato, la cual se muestra en seguida:

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DATOS DE LA OBRA
FECHA: 26 de Junio del 2008 OBRA: Alcantarillado sanitario
OPERADOR: Guillermo Arévalo C. LOCALIZACIÓN: Morelia Mich.
CALCULISTA: Guillermo Arévalo C. TRAMO: Km 0+000 a Km 100+000
REVISÓ: Dr. Carlos Chávez N. SUBTRAMO: Km 0+000 a Km 50+000
MATERIALES PARA: Terraplén ORIGEN: Poza rica
MUESTRA TOMADA DE: Banco PRUEBA N°: 1
MUESTRA N°: 1
Masas: De la muestra Wm: 15 290
De la fracción retenida en la malla N° 4 (Wm1): 5 850
De la fracción que pasa la malla N° 4 (Wm2): 9 440
CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA
N° 4
Masa de:
Recipiente N° 12
Recipiente mas muestra húmeda (W1): 95.03
Recipiente mas muestra seca (w2): 90.43
Recipiente (wt): 19.70
Masa del agua (ww=w1-w2): 4.60
Masa muestra seca (ws=w2-wt): 70.73
Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt): 6.50 %
CORRECCIÓN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA N° 4
Material retenido en la malla N°4 Material que pasa la malla N°4
Malla N° Peso del suelo
retenido
Porciento
retenido
parcial
Porciento que
pasa
retenido
Porciento
retenido
parcial
Porciento que
pasa
gr % % gr % %
3” 0.00 10 54.0 16.2 44.0
2" 0.00 20 39.0 11.7 32.3
1 1/2" 157 1.1 98.9 40 40.4 12.2 20.1
1" 395 2.7 96.2 60 17.8 5.4 14.7
3/4" 563 3.8 92.4 100 19.5 5.9 8.8
1/2" 1179 8.0 84.4 200 13.7 4.1 4.7
3/8" 649 4.4 80.0 Pasa N° 200 15.6 4.7 0
N° 4 2910 19.8 60.2 SUMA 200 60.2
Pasa N° 4 8864 60.2
SUMA 14714 100

GRÁFICA DE CLASIFICACIÓN
Fig. 15. Curva de clasificación.
Nota: en la gráfica de la granulometria se muestra con las las flechas la forma de
de obtener los diametros carateristicos, para el ejemplo mostrado se obtubo un D30=
0.80 mm.
DIÁMETROS
CARACTERISTICOS
COEFICIENTES DE
UNIFORMIDAD
CLASIFICACIÓN DEL
MATERIAL
CANTIDAD EN %
= 0.17 = 28.0 >De 3” 0.0
= 0.80 = 0.79 G 39.8
= 4.75 S 55.5
F 4.7
Pasa la malla N° 4 20.1
2.7 FORMATO PARA LA PRÁCTICA
En seguida se muestra el formato para la realización de la práctica por los
alumnos.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100
%quepasa,enpeso
Diámetro en (mm)
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200
º
42" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200
0.8 mm
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200
0.8 mm
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200
0.8 mm
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200
0.8 mm
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DATOS DE LA OBRA
FECHA: OBRA:
OPERADOR: LOCALIZACIÓN:
CALCULISTA: TRAMO:
REVISÓ: SUBTRAMO:
MATERIALES PARA: ORIGEN:
MUESTRA TOMADA DE: PRUEBA N°:
MUESTRA N°:
Masas: De la muestra Wm:
De la fracción retenida en la malla N° 4 (Wm1):
De la fracción que pasa la malla N° 4 (Wm2):
CONTENIDO DE AGUA DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA
N° 4
Masa de:
Recipiente N°
Recipiente mas muestra húmeda (W1):
Recipiente mas muestra seca (w2):
Recipiente (wt):
Masa del agua (ww=w1-w2):
Masa muestra seca (ws=w2-wt):
Contenido de agua 2=(100xww/w2-wt):
CORRECCIÓN DEL PESO TOTAL DE LA MUESTRA POR HUMEDAD DE LA FRACCIÓN QUE PASA LA MALLA N° 4
Material retenido en la malla N°4 Material que pasa la malla N°4
retenido
Porciento
retenido
parcial
Porciento que
pasa
retenido
Porciento
retenido
parcial
Porciento que
pasa
gr % % gr % %
3” 10
2" 20
1 1/2" 40
1" 60
3/4" 100
1/2" 200
3/8" Pasa N° 200
N° 4 SUMA
Pasa N° 4
SUMA

GRÁFICA DE CLASIFICACIÓN
DIÁMETROS
CARACTERISTICOS
COEFICIENTES DE
UNIFORMIDAD
CLASIFICACIÓN DEL
MATERIAL
CANTIDAD EN %
= = >De 3”
= = G
= S
F
Pasa la malla N° 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.010.1110100
%quepasa,enpeso
Diámetro en (mm)
2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 20042" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 2002" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 2002" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 2002" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 2002" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 20 40 60 100 200

2.8 CONCLUSIONES

PRÁCTICA N° 3.- DETERMINACIÓN DE LÍMITES DE
CONSISTENCIA Y CONTRACCIÓN LINEAL
3.1 OBJETIVO
Tiene como objeto conocer las características de plasticidad de la porción de
suelo que pasa la malla Núm. 0.425 (N° 40), cuyos resultados se utilizan principalmente
en edificación y clasificación de los suelos.
3.1.1 Plasticidad
Los tres estados de la materia que se identifican son: el sólido, el líquido y el
gaseoso. El estado sólido se identifica por su impenetrabilidad, el líquido y el gaseoso
se reconocen porque son estados fluidos. Sin embargo, existe un cuarto estado
conocido como estado plástico, caracterizado porque a la materia se le puede dar la
forma que uno quiera, esto es que puede ser moldeada; ésta es la consistencia que
adquiere la masa para hacer pasteles cuando el panadero la trabaja. En los suelos
para lograr ese estado es necesario hacer un “remoldeo” del suelo con espátulas y
agregarle o quitarle agua hasta lograr la consistencia plástica; de hecho existe un rango
de humedades para las cuales el suelo se comporta plásticamente. Incluso se puede
hablar de estado intermedios de la materia tales como el semisólido o el semilíquido
dependiendo del contenido de agua del suelo remoldeado. Esto se explica
esquemáticamente en la Figura 16, para los distintos estados de la materia:
ESTADO SÓLIDO SEMI SÓLIDO PLÁSTICO SEMI LÍQUIDO LÍQUIDO
FRONTERA LC LP LL
Fig. 16. Estados de un suelo remoldeado haciendo variar su contenido de agua.
NOTA: Como podemos ver dependiendo del contenido de agua, los suelos pueden estar en alguno de los siguientes cinco
(5) estados de consistencia.
1. Estado líquido: es el que presentan los suelos cuando manifiestan las
propiedades de una suspensión.

2. Estado semilíquido: cuando los suelos tienen el comportamiento de un fluido
viscoso.
3. Estado plástico: en el cual los suelos presentan las propiedades de plasticidad
mencionadas anteriormente.
4. Estado semisólido: en el que la apariencia de los suelos es de un sólido; sin
embargo, al secarse disminuye su volumen.
5. Estado sólido: en el que el volumen de los sólidos no varía aun cuando se le
someta a secado.
Las fronteras entre los estados de consistencia mencionados anteriormente, fueron
establecidas por Atterberg bajo el nombre general de límites de consistencia, los cuales
se describen a continuación.
1. LL Límite Líquido: frontera superior entre el estado plástico y el semilíquido.
2. LP Límite Plástico: frontera inferior entre el estado plástico y el semisólido.
3. LC Limite de contracción: frontera entre los estados semisólido y sólido
A la diferencia aritmética entre el límite líquido y el límite plástico, se le conoce
como índice plástico (IP).
La contracción lineal de un suelo es la reducción de volumen del mismo, medida
en una de sus dimensiones y expresada como porcentaje de la dimensión
original, cuando la humedad se reduce desde la correspondiente al límite líquido
o hasta la del límite de contracción.
Para conocer las características de plasticidad de los suelos se utilizan el límite
líquido, el índice plástico, y la contracción lineal.
Para la determinación del límite liquido de un suelo por el método estándar, se
emplea el procedimiento de Casagrande, según el cual se define como limite
liquido el contenido de agua de fracción de suelo que pasa la malla N° 0.425
(40), cuando al ser colocada en la copa de Casagrande y efectuar en ella una

ranura trapecial de dimensiones especificas, los bordes inferiores de la misma
se ponen en contacto en una longitud de 13.0 mm , después de golpear la copa
25 veces, dejándola caer sobre una superficie dura de características
especiales, desde una altura de 1 centímetro y a una velocidad de 2 golpes por
segundo. En el método estándar el límite líquido se determina de manera gráfica
mediante la curva de fluidez, la que se obtiene uniendo los puntos que
representa los contenidos de agua correspondientes a diferentes números de
golpes, para los cuales la ranura se cierra en la longitud especificada.
3.2 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO
3.2.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes
 Cápsula de porcelana de 12 cm de diámetro.
 Espátula de hoja de acero flexible de 7.5 cm de longitud y de 2 cm de ancho,
con punta redonda.
 Cuenta gotas.
 Copa de Casagrande calibrada para una altura de caída de 1 cm, provista de
ranuradores, uno plano y otro curvo, con las características que se indican en
la norma M-MMP-1-07/07.
 Vidrio de reloj.
 Balanza de 200 gr de capacidad y 0.01 gr de aproximación.
 Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 ±5 °C.
 Desecador de cristal conteniendo cloruro de calcio anhidro.
 Vaso de 0.5 litros de capacidad.
50 mm8mm
20 mm
13 mm
5 mm
10 mm
110 mm

 Paño absorbente.
Fig. 17. Muestra el equipo necesario para la llevar a cabo la prueba.
3.2.2 Preparación de la muestra
En la preparación de la muestra para determinar los limites de consistencia y la
contracción lineal, se emplean 250 gr de material previamente cribados por la malla
Núm. 0.425 (Nº 40). La muestra se coloca en un recipiente apropiado, se le agrega
agua en la cantidad necesaria para que tome el aspecto de material saturado y se deja
en reposo durante 24 horas aproximadamente, en un lugar fresco, cubriendo el
recipiente con un paño que se mantendrá húmedo a fin de reducir al mínimo las
pérdidas de agua por evaporación.
Fig. 18. Preparación de la muestra.

3.2.3 Procedimiento de la prueba
1. Se toma una muestra de 150 gr, aproximadamente, del material preparado de
acuerdo a lo anterior explicado, este material se coloca en una cápsula de
porcelana y se procede a homogenizar la humedad con la espátula.
Fig. 19. Muestra el material homogenizado.
2. Logrado lo anterior se coloca en la copa de Casagrande, previamente calibrada,
una cantidad suficiente de material para que una vez extendido con la espátula
se tenga un espesor de 8 a 10 milímetros en la parte central de la muestra
colocada. Para extender el material se procede del centro hacia los lados, sin
aplicarle una presión excesiva y con el número mínimo de pasadas de la
espátula.
Fig. 20. Muestra el material extendido en la copa de Casagrande.

3. Se efectúa una ranura en la parte central del material que contiene la copa, con
una pasada firme del ranurador, como se muestra en la Fig. 21, manteniéndolo
siempre normal a la superficie del la copa. Si el material se desliza sobre la copa
cuando se use el ranurador curvo, podrá darse hasta 6 pasadas profundizando
paulatinamente la ranura, de manera que solamente en la última pasada el
ranurador toque el fondo de la copa.
Fig. 21. Muestra la forma de ranurar el suelo.
4. Se acciona la manivela del aparato para hacer caer la copa, a razón de 2 golpes
por segundo y se registra el número de golpes necesarios para que los bordes
inferiores de la ranura se pongan en contacto en una longitud de 13 mm.
Fig. 22. Muestra la unión de 13 mm.
13mm

5. Una vez logrado lo anterior se toma aproximadamente 10 gr del material de la
porción cerrada de la ranura y se coloca en un vidrio de reloj, para proceder de
inmediato a obtener su contenido de agua.
Fig. 23. Muestra la una porción de material para la obtención de la humedad.
6. A continuación y una vez que se ha tomado la muestra para la determinación de
la humedad, se regresa a la cápsula de mezclado lo que contiene la copa, se
lavan y secan tanto la copa como el ranurador.
7. Enseguida se agrega agua con el cuenta gotas al material contenido en la
cápsula, se homogeniza el material y se vuelven a realizar las etapas anteriores.
Fig. 24. Muestra la forma de agregar agua con él cuenta gotas.

8. La cantidad de agua agregada al material deberá ser en tal forma que las cuatro
determinaciones efectuadas, quedan comprendidas entre 10 y 35 golpes, siendo
necesario obtener 2 valores arriba y 2 debajo de 25 golpes. Para consistencias
menores de 10 golpes es difícil identificar el momento de cierre de la ranura en
la longitud especificada, por otra parte y para más de 35 golpes, se dificulta la
ejecución de la prueba.
3.2.4 Procedimiento de cálculo
Se dibujan los cuatro puntos correspondientes a cada determinación en un papel
semilogarítmico cuyas abscisas representa en la escala logarítmica, el número de
golpes y en las ordenadas, en escala aritmética, los respectivos contenidos de
agua. A continuación se traza la línea recta que pase lo más cerca posible de
cuando menos tres de los puntos obtenidos; la curva así trazada se denomina curva
de fluidez, cuya ordenada correspondiente a 25 golpes, se reporta como límite
líquido del suelo, expresado como contenido de agua en por ciento y redondeado al
número entero más cercano.
3.2.5 Procedimiento por el método simplificado
El límite líquido de un suelo por el método simplificado, se determina conociendo
un solo punto de su curva de fluidez. Este método es más sencillo que el método
estándar, pero puede ser menos preciso, por lo cual cuando se juzgue necesario se
recomienda verificar sus resultados con el método estándar.
3.2.5.1 El equipo y materiales necesarios son los siguientes
El equipo es el mismo que para el método estándar.
3.2.5.2 Preparación de la muestra y procedimiento de la prueba
La prueba se efectúa en términos generales de la misma forma que la estándar,
excepto porque en ésta solo se determina una sola determinación, verificando con
dos cierres de ranura y aplicando un número de golpes que este comprendido entre

20 y 30, tomando la muestra correspondiente para la obtención de su contenido de
agua.
3.2.5.3 Procedimiento de cálculo
El límite líquido se obtiene empleando el método descrito a continuación.
1. Aplicando la siguiente fórmula.
( ⁄ )
Donde:
LL= Es el límite líquido del suelo, expresado como contenido de agua, en porciento.
WN= Es el contenido de agua de la muestra respectiva, a la cual le fue aplicado un número N de
golpes en la prueba, en porciento.
N= Es el número de golpes necesarios para lograr que los bordes inferiores de la ranura se
pongan en contacto en una longitud de 13 milímetros.
En la siguiente tabla se dan los valores del factor( ⁄ ) , para distintos valores de
N.
N ( ⁄ ) N ( ⁄ )
20 0.974 26 1.005
21 0.979 27 1.009
22 0.985 28 1.014
23 0.990 29 1.018
24 0.995 30 1.022
25 1.000
Tabla 8. Factores del límite líquido

3.3 DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO
El limite plástico en el suelo se define como el mínimo contenido de agua de la
fracción que pasa la malla Núm. 0.425 (N° 40), para que se puedan formar con ella
cilindros de 3 mm, sin que se rompan o se desmoronen.
con punta redonda.
 Placa de vidrio con dimensiones mínimas aproximadas de 40 cm de lado y 0.6
cm de espesor.
 Balanza de 200 gr de capacidad y 0.01 gr de aproximación.
 Alambre de acero, de 3 mm de diámetro y 10 cm de longitud.
 Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 ± 5 °C.
 Desecador de cristal conteniendo cloruro de calcio anhidro.
1. Se toma una muestra de material preparado de acuerdo con la prueba de LL, a
la cual se le da la forma de una pequeña esfera de aproximadamente 12 mm de
diámetro, que deberá moldearse con los dedos para que pierda la humedad y se
forma un cilindro manipulándolo sobre la palma de la mano, aplicando con los
dedos la presión necesaria para tal fin.
2. A continuación, se rola el cilindro con los dedos de la mano sobre la placa de
vidrio, dando la presión requerida para reducir su diámetro hasta que este sea
uniforme en toda su longitud y ligeramente mayor de 3 mm, la velocidad de
rodado deberá ser de 60 a 80 ciclos por minuto, entendiéndose por ciclo un

movimiento completo de la mano hacia adelante y hacia atrás, hasta volver a la
posición de la partida.
3. Si al alcanzar dicho diámetro el cilindro no se rompe en varias secciones
simultáneamente, su humedad es superior a la del límite plástico. En ese caso
se debe juntar todo el material, se forma nuevamente una pequeña esfera,
manipulándola con los dedos para facilitar la pérdida de agua y lograr una
distribución uniforme de la misma.
4. Se repiten los pasos 1 hasta el 3 hasta lograr que el cilindro se rompa en varios
segmentos precisamente en el momento de alcanzar el diámetro de 3 mm.
Dicho diámetro se verifica comparándolo con el alambre de referencia.
Fig. 25. Muestra cuando el cilindro se rompe al llegar a un diámetro de 3 mm.
5. En seguida se colocan en un vidrio de reloj todos los fragmentos en que se halla
dividido el cilindro y se efectúa la determinación del contenido de humedad
correspondiente.
Fig. 26. Muestra los fragmentos para determinar la humedad.

6. Para mayor seguridad en los resultados de la prueba, se deberá llevar a cabo
por lo menos 3 determinaciones sucesivas del límite plástico, en cada muestra.
7. Los suelos con lo que no es posible formar cilindros del diámetro especificado,
con ningún contenido de agua, se consideran como no plásticos.
3.3.3 Cálculos y resultados
Se reporta como límite plástico del suelo, el promedio de las humedades que
concuerden entre sí, dicho promedio se redondea al número entero más cercano.
3.4 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE PLÁSTICO
El índice plástico en suelo mide el intervalo de variación de la humedad dentro
del cual el suelo presenta una consistencia plástica, de acuerdo con los conceptos
expresados anteriormente. Los límites líquido y plásticos corresponden a las fronteras
superior e inferior de dicha consistencia, respectivamente.
El índice plástico, se define como la diferencia aritmética entre los límites líquido
y plástico, se calcula mediante la fórmula siguiente.
Dónde:
IP= Es el índice plástico del suelo, en por ciento.
LL= Es el límite líquido del suelo, en por ciento.
LP= Es el límite plástico del suelo, en por ciento.
Se reporta como índice plástico, el resultado de la ecuación anterior,
exceptuando los siguientes casos.
1. Cuando el suelo sea muy arenoso y no pueda determinarse el límite plástico, se
reporta el límite plástico y el índice plástico como NP (no plástico).

2. Cuando el límite plástico sea igual o mayor que el límite liquido, se reporta el
índice plástico como NP (no plástico).
3.5 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN LINEAL
La contracción lineal de un suelo se define como la reducción en la mayor
dimensión de un espécimen de forma prismática rectangular, elaborado con la fracción
de suelos que pasa la malla Núm. 0.425 (N° 40), cuando su humedad disminuye desde
la correspondiente al límite líquido hasta la del límite de contracción, expresada como
un porcentaje de la longitud inicial del espécimen.
Para esta determinación se utilizará una muestra preparada como la utilizada para
determinar el límite líquido, o bien se aprovechará el material húmedo que haya
sobrado de la determinación del límite líquido.
con punta redonda.
 Moldes de lamina galvanizada del Nº 16, con sección de 2 por 2 cm y de 10 cm
de longitud.
 Calibrador con vernier del tipo Máuser.
 Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 ± 5 °C
 Grasa grafitada.
1. Se agrega a la muestra agua o material menos húmedo tomando de la porción
preparada, hasta lograr que la humedad sea la correspondiente a la del límite
líquido, lo cual se verifica empleando la copa de Casagrande y cumpliendo con

la condición de que la ranura se cierre en una longitud de 13 mm precisamente
a los 25 golpes.
2. Con el material preparado en las condiciones indicadas se procede a llenar el
molde de prueba, al cual se le habrá aplicado previamente una capa delgada
de grasa en su interior para evitar que el material se adhiera a sus paredes.
El llenado del molde se efectúa en 3 capas, utilizando la espátula y
golpeándolo después de la colocación de cada capa contra una superficie
dura; para esto último, deberá tomarse el molde por sus extremos, procurando
siempre que el impacto lo reciba en toda su base, lo cual se logra conservando
paralelismo entre dicha base y la superficie sobre la cual se golpea. En cada
caso las operaciones de golpeo deberán prolongarse lo suficiente para lograr
la expulsión del aire contenido en la muestra colocada, lo que se pone de
manifiesto cuando ya no aparecen burbujas en su superficie.
Fig. 27. Muestra el molde enrazado.
3. A continuación se enrasa el material en el molde utilizado con la espátula y se
deja orear a la sombra hasta que cambie ligeramente su color, después de lo
cual se pone a secar en el horno por un periodo de 18 horas,
aproximadamente, a una temperatura de 105 ± 5 °C.
4. Se extrae del horno el molde con el espécimen, se deja enfriar a la
temperatura ambiente y a continuación se saca del molde la barra.

5. Finalmente, se mide con el calibrador la longitud media de la barra del material
seco y la longitud interior del molde, con aproximación de 0.01 cm.
La contracción lineal se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula.
Donde:
CL= Es la contracción lineal aproximada al decimo más cercano, en %.
Li= Es la longitud inicial de la barra de suelo húmedo, que corresponde a la longitud interior del molde, en
cm.
Lf= Es la longitud media de la barra de suelo seco, en cm.
3.6 DETERMINACIÓN DE LA CONTRACCIÓN VOLUMÉTRICA
El límite de contracción es la frontera entre los estados semi-sólido y sólido,
quedando definido como el contenido de agua mínimo para el cual el suelo no retrae su
volumen aún cuando pierda o se evapore agua. Observando una gráfica de volumen
del suelo en función de su contenido de humedad, observaríamos que todo suelo llega
a un punto donde su volumen no decrece aún cuando el contenido de humedad siga
disminuyendo. Es este punto, el contenido de humedad que deseamos cuantificar.
 Plato de evaporación de porcelana, de aproximadamente 140 mm de diámetro.
 Espátula o cuchillo, con una hoja flexible de aproximadamente 76 mm de largo
por 19 mm de ancho.
 Molde cilíndrico, metálico o de porcelana, con el fondo plano y de
aproximadamente 44 mm de diámetro y 12 mm de altura.
 Regla de enrase de acero, de aproximadamente 150 mm de largo.

 Taza de vidrio de aproximadamente 57 mm de diámetro y 31 mm de altura, con
su borde superior pulido y esencialmente paralela a la base.
 Placa de vidrio con 3 puntas para sumergir la muestra en el mercurio.
 Probeta con una capacidad de 25 ml y graduada a 0.2 ml.
 Balanza con una precisión de 0.01 gr.
 Mercurio suficiente para llenar la taza de vidrio.
Nota: el mercurio es una sustancia peligrosa que puede causar enfermedad y
muerte. La inhalación del vapor del mercurio es un serio riesgo de enfermedad, el
mercurio también puede ser absorbido por la piel. El efecto del mercurio es
acumulativo.
Las precauciones que se deben tomar para evitar la inhalación del vapor, es
trabajar en un área bien ventilada, así como evitar el contacto con la piel, usar
guantes de látex todo el tiempo. Limpiar los derrames inmediatamente usando un
procedimiento explícito para el mercurio.
 Horno con termostato que mantenga una temperatura constante de 105 ± 5 °C.
1. Recubrir el interior del molde con una capa delgada de lubricante (por ejemplo,
vaselina o aceite de silicón para prevenir la adherencia de suelo al molde).
2. Colocar una porción de suelo húmedo de aproximadamente un tercio de la
capacidad del molde en el centro de éste y extenderlo hasta los bordes,
golpeando el molde contra una superficie firme recubierta con papel secante o
similar.
3. Agregar una porción similar a la primera y golpear el molde hasta que el suelo
este completamente compactado y todo el aire atrapado suba a la superficie.
4. Agregar material y compactar hasta que el molde este completamente lleno y
con exceso de suelo sobre el borde.
5. Enrasar con la regla y limpiar posibles restos de suelo adherido al exterior del
molde.

6. Inmediatamente de enrasado, pesar el molde con el suelo compactado. Restar
el peso del molde determinando el peso del suelo húmedo (Wh). Registrar
aproximando a 0.01 gr.
7. Dejar secar lentamente al aire hasta que la pastilla de suelo moldeado se
despegue de las paredes del molde o hasta que cambie de color oscuro a
claro.
Nota: Se recomienda efectuar el ensaye, hasta el inicio del secado, en cámara
húmeda. Si no se cuenta con este dispositivo se deben tomar todas las
precauciones necesarias para reducir la evaporación.
8. Secar en horno a 110 5 °C hasta masa constante.
Nota: El secado en horno a 110  5 °C no entrega resultados fiables en suelos
que contienen yeso u otros minerales que pierden fácilmente el agua de
hidratación o en suelos que contienen cantidades significativas de materia
orgánica. En estos casos es recomendable el secado en horno a
aproximadamente 60 °C.
9. Pesar el molde con el suelo seco. Restar el peso del molde determinando el
peso del suelo seco (Ws). Registrar aproximando a 0.01 gr.
10.Determinar el volumen de la pastilla de suelo seco.
11.Llenar la taza con mercurio hasta que desborde, enrasar presionando con la
placa de vidrio y limpiar los restos de mercurio adheridos al exterior de la taza.
12.Colocar la taza llena de mercurio sobre el plato de evaporación, colocar la
pastilla de suelo sobre la superficie del mercurio y sumergirlo cuidadosamente
mediante las puntas de la placa de vidrio hasta que ésta tope firmemente
contra el borde de la taza (Es esencial que no quede aire atrapado bajo la
pastilla de suelo ni bajo la placa de vidrio).
13.En seguida, obtener el volumen de mercurio desplazado por la pastilla de
suelo, para esto se pesa y se divide por la densidad del mercurio (γHg = 13.55
g/cm³), registrarlo como volumen de la pastilla de suelo seco (Vs),
aproximando a 0.01cm³ (0.01ml).

3.6.3 Expresión de resultados
14.- Calcular la humedad del suelo en el momento en que fue moldeado de
acuerdo con la fórmula siguiente, aproximando al 0.1 %
( )
Donde:
W = humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %.
Wh = Peso del suelo húmedo, gr.
Ws= Peso del suelo seco, gr.
15.- Calcular el límite de contracción, del suelo de acuerdo con la fórmula
siguiente, aproximando al 1 %.
(
( )
)
Donde:
Wc = límite de contracción, %.
W = Humedad del suelo en el momento que fue moldeado, %.
Vh = Volumen de la pastilla de suelo húmedo, cm3 (ml).
Vs = Volumen de la pastilla de suelo seco, cm3 (ml).
γw = Densidad del agua, gr/cm3 (gr/ml).
Ws = Peso del suelo seco, gr.
3.7 EJEMPLO DE CÁLCULO

OBRAS: Físico Matemáticas FECHA: 03 de Julio del 2008
LOCALIZACIÓN: Ciudad Universitaria OPERADOR:
SONDEO N°: ENSAYE N°:
MUESTRA N°: PROF.: CALCULÓ:
DESCRIPCION: Arcilla negra
LÍMITE LÍQUIDO
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
100 16 35.71 25.97 9.74 8.31 17.66 55.1
42 21 36.35 26.61 9.74 8.58 18.03 54.0
43 33 36.37 26.78 9.59 8.37 18.41 52.1
LÍMITE PLÁSTICO
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
4 ------ -------- -------- 16.34 14.72 1.62 8.12 6.60 24.5
HUMEDAD NATURAL
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
CONTRACCIÓN LINEAL
PRUEBA N° CAPSULA N° LONGITUD INICIAL LONGITUD FINAL CONTRACCION LINEAL
………………………. ………………………. cm cm %
38 10.00 8.33 16.7
CONTRACCIÓN VOLUMETRICA
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
VOLUMENES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
Vi Vf CV
------------ ------------ Cm3 Cm3 Cm3 ---- gr gr gr gr %
8 17.69 9.24 5.7 48.85 39.37 9.48 21.34 18.03 52.6

Nota: en la grafica se muestra la forma de obtener el limite liquido en %.
RESULTADOS
W (%) LL (%) LP (%) IP (%) CL (%) CV (%)
53.2 24.5 28.7 16.7 52.6
3.8 FORMATO PARA LA PRÁCTICA
16, 55.1
21, 54
33, 52.1
50
51
52
53
54
55
56
57
58
5 50
CONTENIDODEAGUAEN%
NÚMERO DE GOLPES
6 7 8 9 10 3020 40
53.2

OBRAS: FECHA:
LOCALIZACIÓN: OPERADOR:
SONDEO N°: ENSAYE N°:
MUESTRA N°: PROF.: CALCULÓ:
DESCRIPCION:
LÍMITE LÍQUIDO
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
LÍMITE PLÁSTICO
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
HUMEDAD NATURAL
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
N° DE GOLPES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
------------ ------------ ---------- ----- ---- ---- gr gr gr gr %
CONTRACCIÓN LINEAL
PRUEBA N° CAPSULA N° LONGITUD INICIAL LONGITUD FINAL CONTRACCION LINEAL
………………………. ………………………. cm cm %
CONTRACCIÓN VOLUMETRICA
PRUEBA
N°
CAPSULA
N°
VOLUMENES PESO
CAPSULA+SUE
LO HUMEDO
PESO
CAPSULA+SUE
LO SECO
PESO DEL
AGUA
PESO DE
LA
CAPSULA
PESO DEL
SUELO
SECO
CONTENID
O DE AGUA
(W)
Vi Vf CV
------------ ------------ Cm3 Cm3 Cm3 ---- gr gr gr gr %

RESULTADOS
W (%) LL (%) LP (%) IP (%) CL (%) CV (%)
50
51
52
53
54
55
56
57
58
5 50
CONTENIDODEAGUAEN%
NÚMERO DE GOLPES
6 7 8 9 10 3020 40
53.2

3.9 CONCLUSIONES

PRÁCTICA N° 4.- DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD
ESPECÍFICA O PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LOS
SÓLIDOS
4.1 INTRODUCCIÓN
Estas pruebas permiten determinar las relaciones masa-volumen de los
materiales respecto a la relación masa-volumen del agua, así como la absorción de los
materiales y se utilizan para calcular los volúmenes ocupados por el material o mezcla
de materiales en sus diferentes condiciones de contenidos de agua y el cambio de
masa del material debido a la entrada de agua en sus poros, con respecto a su
condición en estado seco; las pruebas se realizan de distinta manera en la fracción del
material retenida en la malla N°4 (Núm. 4.75 mm) y en la porción que pasa dicha malla.
La determinación de las densidades relativas, así como de la absorción, se hace
considerando que, si se representa esquemáticamente una muestra de suelo o una
partícula gruesa de material pétreo, parcialmente saturadas, formadas por sus fases
sólida, líquida y gaseosa, como se indica en la Figura 28 de este Manual, se establecen
las siguientes definiciones:
Fig. 28. Esquema me una muestra de suelo.
Donde:
Vm = Volumen del material. Ww = Masa total del material. Va = Volumen de aire.
Vs = Volumen sólidos. WS = Masa de los sólidos. Vw = Volumen de volumen de agua.
Vv = Volumen de vacios. WS = Masa del agua.
Densidad relativa del material saturado y superficialmente seco, Ssat, es un
número abstracto que representa la relación entre la masa volumétrica del material
Fase gaseosa
Fase líquida
Fase sólida
MasasVolúmenes
Vm Vv
Va
Vw
Vs
Ww
Ws
Wm

saturado a la temperatura del lugar, γsat, y la masa volumétrica del agua destilada a
4°C, γo, ambas a la presión barométrica del lugar:
( ) ( )
( )
Donde:
Ssat = Densidad relativa del material saturado y superficialmente seco, (adimensional)
γsat = Masa volumétrica del material saturado y superficialmente seco, (kg/m3)
γo = Masa volumétrica del agua destilada a 4°C, (kg/m3)
ws = Masa de sólidos, (kg)
ww = Masa del agua en condiciones de saturación, es decir, el agua que ocupa todos los vacíos, (kg)
Vm = Volumen del material, (m3)
Vv = Volumen de vacíos, (m3)
Vs = Volumen de sólidos, (m3)
Densidad relativa de sólidos, es decir, de la fase sólida del material, Ss, es un
número abstracto que representa la relación entre la masa volumétrica de la fase sólida
del material a la temperatura del lugar, γsol, y la masa volumétrica del agua destilada a
4°C, γo, ambas a la presión barométrica del lugar:
( )
Donde:
Ss = Densidad relativa de sólidos, es decir, de la fase sólida del material, (adimensional)
γsol = Masa volumétrica de la fase sólida del material, (kg/m3)
γo = Masa volumétrica del agua destilada a 4°C, (kg/m3)
Ws = Masa de sólidos, (kg)
Vs = Volumen de sólidos, (m3)
Absorción del material es la masa del agua o líquido que penetra en los espacios
entre las partículas de un suelo y en las oquedades de las partículas gruesas, cuando
se le deja sumergido en agua a una temperatura de 15 a 25°C, durante 24 h; se
expresa en por ciento con relación a la masa de sólidos del material.

4.2 EQUIPO
 Malla N° 4.
 Balanzas una con capacidad de 5 kg y aproximación de 0.5 gr; y otra con
capacidad de 1 kg y aproximación de 0.1 gr.
 Canastilla
 Recipiente adecuado para sumergir la canastilla en agua y saturar el material.
 Dispositivo de suspensión.
 Horno capaz de mantener una temperatura de 105 ± 5°C.
 Picnómetro
 Desecador
 Lienzo
 Matraz calibrado.
 Probeta graduada.
 Termómetro de 0.1°C de aproximación.
 Fuente de calor.
 Bomba de vacío.
 Batidora
 Cuenta gota o pipeta.
 Molde de latón o de acero inoxidable.
 Pisón metálico.
 Espátula
 Capsula de porcelana.
 Embudo
 Agua
 Alcohol
 Éter sulfúrico.
 Bicromato de potasio.
 Ácido sulfúrico.

4.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
1. De la muestra del material recibida en el laboratorio, se toman aproximadamente
5 kg, los que se secan, disgregan y criban, para separarlos mediante cribado en
dos fracciones: el material que se retiene en la malla N°4 y el que pasa por dicha
malla, colocando las fracciones en charolas distintas.
4.3.1 Suelos arcillosos o cohesivos
2. De la fracción de material que pasa la malla N°4, se separa por cuarteo una
porción entre 100 y 500 gr.
3. Se deposita este material en una cápsula, se adiciona agua destilada y se
mezcla con la espátula hasta obtener una pasta suave.
4. Se coloca la pasta en el vaso de la batidora, se agrega agua destilada hasta
completar aproximadamente 250 cm3 y se hace funcionar el aparato durante un
lapso de 15 minutos, aproximadamente, para formar una suspensión uniforme.
5. Finalmente se toma una porción no menor de 100 gr, de la cual se obtiene su
masa y se registra como Wsat, en gr.
4.3.2 Suelos arenosos o no cohesivos
6. De la fracción de material que pasa la malla N°4, se separa por cuarteo una
porción entre 100 y 500 gr.
7. Se seca el material hasta masa constante, a una temperatura de 105 ± 5 °C y se
deja enfriar a la temperatura ambiente.
8. Se sumerge el material en un vaso con agua limpia a una temperatura de 15 a
25 °C y se mantiene en estas condiciones durante 24 horas.
9. Se decanta el agua, se extiende el material sobre una superficie plana no
absorbente y se aplica una corriente de aire a la vez que se mueve en forma
continua para asegurar un secado uniforme.
10.Se coloca el molde cónico sobre una superficie plana apoyándolo en su base de
mayor diámetro y se llena con material parcialmente seco, se le aplican

veinticinco golpes suaves con el pisón y se levanta verticalmente el molde. Si el
material contiene agua superficial mantendrá la forma cónica; en este caso, se
continúa la operación de secado, repitiendo frecuentemente el procedimiento del
cono antes descrito, hasta que al levantar éste, el material no mantenga la forma
cónica, lo que indicará que no contiene agua superficial. Si al efectuar la prueba
por primera vez, el material no mantiene la forma cónica, se le agrega un poco
de agua, se mezcla perfectamente y se deja en reposo en un recipiente cubierto,
durante un tiempo mínimo de 30 minutos, para después repetir la operación de
secado que se indica en este Párrafo.
11.Finalmente se toma una porción no menor de 100 gr, de la cual se obtiene su
masa y se registra como Wsat, en gr.
4.4 CALIBRACIÓN DEL MATRAZ
Previamente al inicio de la prueba, se verificará que el equipo por emplear para el
material que pasa la malla N°4 se encuentre calibrado, considerando lo siguiente:
1. Se lava el matraz con una mezcla crónica para eliminar la grasa adherida en su
interior. La mezcla crónica para lavado se obtiene disolviendo en caliente 60 gr
de bicromato de potasio en 300 cm3 de agua destilada, a la cual se le adicionan
en frio 450 cm3 de ácido sulfúrico comercial.
2. Se enjuaga el matraz con agua destilada y se escurre perfectamente, bañando a
continuación su pared interior con alcohol para eliminar los residuos de agua.
3. Para finalizar el lavado se enjuaga nuevamente el matraz con éter sulfúrico y
con objeto de facilitar su eliminación, se coloca el matraz en un soporte con la
boca libre hacia abajo, durante 10 minutos.
4. Se determina la masa del matraz seco y limpio, se registra como Wf, en gr.
5. Con agua destilada a la temperatura ambiente, se llena el matraz hasta
aproximadamente 0.5 cm debajo de la marca de aforo, dejándola reposar
durante unos minutos.

6. Se verifica que la temperatura del agua dentro del matraz sea uniforme, para lo
cual se toman lecturas con el termómetro a diferentes profundidades. Si la
temperatura no es uniforme y la diferencia es menor de 0.2 °C, se tapa el matraz
con la palma de la mano y se voltea lentamente procurando evitar la formación
de burbujas; finalmente se mide la temperatura del agua colocando el bulbo del
termómetro en el centro del matraz y se registra dicha temperatura como to, en
°C.
7. Utilizando el cuentagotas o pipeta, se agrega agua destilada hasta que la parte
inferior del menisco del líquido coincida con la marca de aforo.
8. Posteriormente, sin tocar o alterar dicho menisco se seca cuidadosamente el
interior del cuello del matraz con el lienzo absorbente enrollado y se determina la
masa del matraz lleno de agua, registrándolo como Po, en gr.
9. Siguiendo los pasos de 6 a 8 de la calibración del matraz, se efectúan otras
cuatro determinaciones de masa Po del matraz lleno de agua, a las temperaturas
de 5 y 10 °C por abajo y 5 y 10 °C por arriba, aproximadamente, de las
temperaturas como t-5, t-10, y t5, t10, respectivamente.
10.Finalmente, sobre un sistema de ejes coordenados, se dibuja una curva de
calibración para el matraz de prueba, marcando las temperaturas en las
abscisas y las masas en las ordenadas, y se traza una curva suave y continua
como se ilustra en la Figura 29.

Fig. 29. Curva de calibración del matraz.
4.5 PROCEDIMIENTO DE PRUEBA PARA MATERIA RETENIDO EN LA
MALLA N° 4
1. Se lava la porción del material retenido en la malla N° 4, con el fin de eliminar
cualquier residuo de polvo o material contaminante que contenga.
2. Se seca la porción lavada hasta masa constante a una temperatura entre 105 ±
5 °C y se mantiene en estas condiciones durante 24 horas.
3. Transcurrido este tiempo, se extrae del agua el material y se desliza sobre el
lienzo absorbente ligeramente humedecido para secarla superficialmente; las
partículas mas grandes se secan en forma individual. La condición de saturación
y superficialmente seco se logra cuando las partículas, no obstante que se noten
húmedas, han perdido la película brillante visible de agua. Esta operación se
llevara a cabo en forma rápida para evitar cualquier pérdida por evaporación.

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