PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO DE LA REALIZACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA (Ss), PESO ESPECIFICO VOLUMÉTRICO, POROSIDAD

1. FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
INFORME ACADÉMICO
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO DE LA REALIZACIÓN DEL
CONTENIDO DE HUMEDAD, GRAVEDAD ESPECIFICA (Ss), PESO ESPECIFICO
VOLUMÉTRICO, POROSIDAD
AUTOR
GONZALES SÁNCHEZ, ARON
TURNO
MIÉRCOLES - TARDE
DOCENTE
ING. MIGUEL ANGEL LÓPEZ LOZANO
CURSO
MECÁNICA DE SUELOS
TARAPOTO – PERÚ

2. INTRODUCCIÓN
La mecánica del suelo es una ciencia empírica basada en experimentos que nos
proporciona ensayos y procedimientos para determinar las diferentes propiedades físicas
y mecánicas del suelo. La importancia del contenido de humedad del suelo y la cantidad
de aire es una de las características más importantes que explican su comportamiento
(especialmente aquellos con textura más fina) (como cambio de volumen, cohesión,
estabilidad mecánica).
La importancia del contenido de humedad del suelo y la cantidad de aire es una de las
características más importantes que explican su comportamiento (especialmente aquellos
con textura más fina) (como cambio de volumen, cohesión, estabilidad mecánica).
El proceso de la obtención del contenido de humedad de una muestra se hace en
laboratorios, el equipo de trabajo consiste en un horno donde la temperatura pueda ser
controlable. Una vez tomada la muestra del sólido en estado natural se introduce al horno.
Ahí se calienta el espécimen a una temperatura de más de 100 grados Celsius, para
producir la evaporación del agua y su escape a través de ventanillas. Se debe ser
cuidadoso de no sobrepasar el límite, para no correr el riesgo de que el suelo quede
cremado con la alteración del cociente de la determinación del contenido de humedad.
MARCO TEÓRICO
 CONTENIDO DE HUMEDAD:
El contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las
partículas sólidas y en el uso del agua que guarda, esto se expresa en términos de
porcentaje.
Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente fórmula:
𝑊 =
𝑊1−𝑊2
𝑊2 −𝑊𝑡
∗ 100 𝑊 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
∗ 100
W = es el contenido de humedad, (%)
WW = Peso del agua
WS = Peso seco del material
W1 = es el peso de tara más el suelo húmedo, en gramos
W2 = es el peso de tara más el suelo secado en horno, en gramos:

3. Wt = es el peso de tara, en gramos
SUELO:
Medio constituido por partículas tanto minerales como algunos orgánicas de muy
diversos tamaños de las piedras ya que se puedes ver fácilmente a simple vista de
arcillas menores de 0.002 mm. Algunas de estas pueden encontrarse dispersas,
mientras que otras están contraídas entre si formando volúmenes mayores.
Suelo se denomina a la parte superficial de la corteza terrestre, que proviene de la
desintegración o alteración física y química de las rocas y residuos de actividades
de los seres vivos que están sobre ella.
Muchos procedimientos contribuyen a crear un suelo, algunos de estos son:
deposición eólica, sedimentación de agua, meteorización y deposición de material
orgánico.
EQUIPO Y MATERIALES
 HORNO DE SECADO: Durante el
desarrollo del trabajo de laboratorio, es
necesario secar y esterilizar los
recipientes de metal y de vidrio de
común uso en el mismo, para ello, estos
recipientes se colocan dentro de la
estufa la cual mediante calor seco a una
temperatura de 180 °C y durante un
tiempo de 24 horas aproximadamente,
realiza el proceso.

4.  BALANZA DE LABORATORIO: Son
instrumentos de pesaje de funcionamiento no
automático que utilizan la acción de la gravedad
para determinación de la masa. Se compone de
un único receptor de carga (plato) donde se
deposita el objeto para medir.
 DESECADORES: Son recipientes utilizados para
retirar la humedad de los distintos materiales colocados
en ellos o para facilitar su enfriamiento sin absorción de
humedad.
 ESPÁTULA: Es una lámina plana angosta que
se encuentra adherida a un mango echo de
madera o metal, plástico o madera, que se utiliza
principalmente para tomar pequeñas cantidades
de muestras.
 GUANTES DE SEGURIDAD: Equipo de protección individual que protege a
las manos de cualquier sustancia química que sirve para la prevención de
accidentes.
 DETERMINADOR DE HUMEDAD: Es para determinar de una manera rápida
y muy precisa el contenido de humedad en mezclas, arena, arcilla u otros
materiales granulares. El principio de funcionamiento está basado en la reacción
entre el agua y el carburo, que produce una cantidad de gas directamente
proporcional.
FORMULA: 𝝎 =
𝑾𝒘
𝑾𝒔
𝒙 𝟏𝟎𝟎
PROCEDIMIENTO
MÉTODO ESTÁNDAR:
 Datos Generales:
Calicata : C-01
Ubicación : Lamas San Martin
Ensayo : Primero
Muestras : (30 cm – 158cm)
Grupo : B1

5.  Realización de la practica en el laboratorio: En la presente realizamos el método
estándar donde la muestra extraída de la calicata, nos permita darle estudio de la
cantidad de humedad.
 Primeramente, los estratos son llevados al laboratorio en donde determina el
peso que trabajaremos, lo cual se realiza con sumo cuidado.
 Seguidamente se anota el N° de tarro o recipiente y se pesa registrándola como
peso del recipiente.
 Se pone la muestra humedad en el recipiente y se pesa, registrándola como peso
del recipiente más suelo húmedo, obteniéndose como W1. La cual se hizo el
mismo procedimiento para los cinco estratos y tres muestras de cada uno.
 Se coloca el conjunto de tarros ya pesados con suelos húmedos dentro del horno
a una temperatura constante de 100-110°C. durante 24 horas.
 Cumpliendo el tiempo de secado en el horno, se procede a extraer la muestra
con ayuda de los guantes.
 Posteriormente se deja enfriar el recipiente.
 Se procede a pesar el suelo seco más el recipiente, obteniéndose como W2.
 Y se realizan los cálculos para determinar el contenido de agua por el método
estándar.
CÁLCULOS
𝝎 =
(𝑾𝟏
− 𝑾𝟐)
(𝑾𝟐 − 𝑾𝟑
∗ 𝟏𝟎𝟎 𝝎 =
𝑾𝒘
𝑾𝒔
∗ 𝟏𝟎𝟎
Donde:
W = es el contenido de humedad, (%)
WW = Peso del agua
WS = Peso seco del material
W1 = es el peso de tara más el suelo húmedo, en gramos
W2 = es el peso de tara más el suelo secado en horno, en gramos:
W3 = es el peso de tara, en gramos
CUADRO DE RESULTADOS

6.  GRAVEDAD ESPECIFICA (Ss):
La gravedad específica es una comparación de la densidad de una sustancia con
la densidad del agua: La gravedad Específica = De la sustancia /Del agua. La
gravedad específica es adimensional y numéricamente coincide con la densidad.
La gravedad especifica está tiene una definición del peso unitario del material
dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Representada por la
Gravedad Especifica por Gs, y también se puede calcular utilizando cualquier
relación de peso de la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren
volúmenes iguales de material y agua.
Es la razón de la densidad de una sustancia a la densidad de alguna sustancia
estándar, a una temperatura específica (por lo general, agua a 4°C)
𝑮𝑺 =
𝑷
𝑷𝑯𝟐𝑶
El peso de una unidad de volumen de una sustancia se llama peso específico, y
se expresa como 𝒚 = 𝒑𝒈
TIPO DE
SUELO
RANGO DE
GRAVEDAD
ESPECIFICA
Arena 2.65 – 2.67
Arena Limosa 2.67 – 2.70

7. Arcilla Inorgánica 2.70 – 2.80
Suelos con micas
o hierro
2.75 – 3.00
Suelos Orgánicos Variable puede
ser inferior a 2.00
EQUIPO Y MATERIALES:
 Frasco volumétrico de 100 a 500 𝑐𝑚3
de capacidad
 Bomba de vacío para extracción del aire, o cualquier dispositivo para hervir el
contenido.
 Horno de secado que debe trabajar y mantener temperaturas de 110 ±
5°𝐶 (230 ± 9° 𝐹).
 Balanza con una capacidad de
1000g y sensibilidad de 0.01g.
 Pipeta
 Termómetro graduado con
escala de 0a 50°C (32 a 122°F) y
precisión de 0.1°C.
 Capsula de evaporación.
 Baño de agua (baño María).
 Cronometro
 Tamices de 2.36 mm (N° 8) y 4.75mm (N°4)
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA:
 Se tiene que tener especial cuidado en obtener muestras representativas para la
determinación del peso específico de los sólidos. Nuestra muestra de suelo puede
ensayarse a su humedad natural, o puede secarse con el horno; sin embargo,
algunos suelos, aquellos que tienen un alto contenido de materia orgánica, son

8. muy difíciles de rehumedecer después de que se han secado al horno. Existen
algunos suelos pueden ser ensayados sin haberse secado previamente en el horno,
en cuyo caso, el peso de la muestra seca se determina al final del ensayo.
 La muestra que se obtuvo contiene partículas de diámetros mayores y menores
que la abertura del tamiz de 2.38 mm (N° 8), nuestra muestra debe ser separada
por dicho tamiz y debe determinarse el peso específico de la fracción fina pasante
del tamiz de 2.38 mm (N° 8) y el peso específico aparente de la fracción gruesa.
El valor para la muestra total viene dado por la siguiente expresión:
𝐺 =
100
%. . 𝑃𝑎𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑁°8
𝐺𝑠
+
𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑁°8
𝐺𝑎
Donde:
G=Peso específico total
Gs=Peso específico de los sólidos (Pasa Tamiz N°8)
Ga=Peso específico aparente (retenido en el Tamiz N°8)
PROCEDIMIENTO
El procedimiento para determinar el peso específico de los suelos a su humedad natural
es como sigue:
 Anótese en una planilla de datos toda la información concerniente a la muestra
como: obra, N° de sondeo, N° de la muestra y cualquier otro dato pertinente.
 Colóquese en la cápsula de evaporación una muestra representativa del suelo. La
cantidad necesaria se escogerá de acuerdo con la capacidad del picnómetro.
 Empleando una espátula, mézclese el suelo con suficiente agua destilada o
desmineralizada, hasta formar una masa pastosa; colóquese luego la mezcla en el
picnómetro y llénese con agua destilada hasta aproximadamente la mitad del
frasco.
 Empleando la espátula, mezclar el suelo con suficiente agua destilada, hasta
formar una masa; colóquese luego la mezcla en el picnómetro y llénese con agua
destilada hasta aproximadamente la mitad del frasco.

9.  Para remover el aire atrapado, conéctese el picnómetro a la línea de vacío hasta
obtener una presión absoluta dentro del frasco no mayor de 100 mm de mercurio.
El tiempo de aplicación del vacío dependerá del tipo de suelo ensayado.
 Tiene que pasar 10 minutos para remover el aire.
 Llenar el picnómetro con agua destilada hasta que el fondo del menisco coincida
con la marca de calibración en el cuello del picnómetro y, usando un papel toalla,
remuévase con cuidado la humedad de la parte interior del picnómetro y su
contenido con una aproximación de 0.01 g.
 Mover con mucho cuidado el contenido del picnómetro a una cápsula de
evaporación.
 Enjuagar el picnómetro con agua destilada, hasta asegurarse que toda la muestra
haya sido removida de él. Introducir la cápsula de evaporación con la muestra en
una estufa a 105 ± 5 °𝐶 (221 ± 9 °𝐹), hasta peso constante.
 Tomar nota de todos los resultados obtenidos
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL PESO ESPECÍFICO DE LOS
SÓLIDOS EN SUELOS SECADOS AL HORNO, CONSISTE DE LOS SIGUIENTES
PASOS:
 Secar el suelo en el horno hasta obtener la condición de peso constante. El horno
debe estar a una temperatura de 105 ± 5 °𝐶 (221 ± 9 °𝐹). Sacamos la muestra
de la estufa y dejamos enfriar a la temperatura del laboratorio; protegernos contra
una ganancia de humedad hasta que sea pesada. Seleccionamos una pequeña
muestra; la cantidad requerida depende de la capacidad del picnómetro que se va
a utilizar. Pesamos la muestra con aproximación de 0.01 g. Después del pesado,
transferimos el suelo al picnómetro teniendo mucho cuidado de no perder material
durante la operación. Para así evitar posibles pérdidas del material.
 Llenamos el picnómetro hasta la mitad de su contenido con agua destilada sin
burbujas de aire y dejamos reposar toda la noche.
 Extraemos el aire atrapado dentro de la suspensión del suelo en agua por uno de
los dos métodos.
 Si la extracción de aire se realizó calentando la suspensión, dejamos enfriar el
picnómetro y su contenido toda la noche.

10.  Realizamos los pasos subsiguientes del ensayo en la misma forma que los
indicados para suelos a su humedad natural.
 Anotamos todos los datos.
CÁLCULOS
Las siguientes cantidades se obtienen por pesada directa:
 Peso del picnómetro + agua + sólidos a la temperatura del ensayo = W1 (g).
 Peso de la tara + suelo seco (g). El peso de la tara debe ser restado de este valor
para obtener el peso del suelo seco, W0.
 El peso específico de los sólidos se calcula con dos decimales, mediante la
siguiente fórmula:
𝑮𝑺 =
𝑊𝑠 ∗ 𝑘
𝑊𝑂 + 𝑊
2 − 𝑊
1
Donde:
K = Factor de corrección basado en el peso específico del agua a 20 °C.
W2 = Peso del picnómetro más agua a la temperatura del ensayo, en gramos.
Wo = Peso del suelo seco (g).
W1 = Peso del picnómetro + agua + suelo (g)
 PESO ESPECIFICO VOLUMÉTRICO
En los suelos se compara tres tipos de suelos que son las siguientes: solida, líquida y
gaseosa. El tipo sólido: es la que está formada por partículas minerales del suelo. El tipo
líquido: se forma por el agua, aunque en los suelos pueden existir otros líquidos de menor
significado, y el tipo gaseosa: comprende sobre todo el aire. Los tipos líquido y gaseoso
del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos. Se dice que un suelo está
totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados por agua.

11. Donde:
Vm = Volumen total de la muestra de suelo (volumen de la masa).
Vs = Volumen de la fase sólida de la muestra (volumen del sólido).
Vv = Volumen de los vacíos de la muestra de suelo (volumen de vacíos).
Vw = Volumen de la fase líquida contenida en la muestra (volumen de agua).
Va = Volumen de la fase gaseosa de la muestra (volumen de aire).
Wm = Peso total de la muestra del suelo (peso de la masa). W
s = Peso de la fase sólida de la muestra de suelo (peso de los sólidos).
Ww = Peso de la fase líquida de la muestra (peso del agua).
Wa = Peso de la fase gaseosa de la muestra, considerado como nulo en mecánica de suelo.
En mecánica de suelos se relaciona el peso de los distintos tipos con sus volúmenes
correspondientes, por medio del concepto de peso específico volumétrico, es decir, de la
relación entre peso de la sustancia y su volumen.
PESOS ESPECÍFICOS:
Ɣ = Peso específico del agua destilada, a 4°C de temperatura y a la presión atmosférica
correspondiente al nivel del mar. En sistemas derivados del métrico, es igual a 1 ó a una
potencia entera de 10.
Ɣ𝜔 = Peso específico del agua en las condiciones reales de trabajo; su valor difiere poco
del Ɣ y en muchas cuestiones prácticas, ambos son tomados como iguales.
Ɣ 𝑚 = Peso específico de la masa del suelo. Por definición se tiene:
𝑦𝑚 =
𝑊𝑚
𝑉𝑚
=
𝑊𝑠 + 𝑊𝑤
𝑉𝑚
Ɣ𝑠 = Peso especifico de la fase solida del suelo.

12. Ɣ 𝑠 =
𝑊𝑠
𝑉𝑠
El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de una
sustancia y el peso específico del agua, a 4°C, destilada y sujeta a una atmosfera de
presión.
Sm = Peso específico relativo de la masa del suelo
𝑆𝑚 =
Ɣ𝑚
Ɣ𝑜
=
𝑊𝑚
𝑉𝑚Ɣ𝑜
Ss = Peso específico relativo de la fase solida del suelo.
𝑆𝑠 =
Ɣ𝑠
Ɣ𝑜
=
𝑊𝑠
𝑉𝑠Ɣ𝑜
EQUIPO Y MATERIALES
 Muestra inalterada de suelo
 Balanza
 Vernier
 Parafina
 Hilo
 Clip
 Cuchillo
 Recipiente para el agua
 Segueta
 Horno
 Estufa
PROCEDIMIENTO
 Destapar la muestra inalterada de suelo obtenida en campo.

13.  De la muestra obtenida, se labra un prisma rectangular de aproximadamente 5cm
por lado.
 Con el vernier se miden el largo, ancho y alto de la muestra extraída.
 Pesar la muestra húmeda en la balanza para obtener el peso húmedo(Wm).
 Pesada la muestra, se cubre con parafina y obtenemos su peso (Wm + Parafina)
 Determinar el peso de la muestra + parafina sumergido Wm + P’.
 De los pasos anteriores y los datos obtenidos.
CÁLCULOS
 Peso de la muestra al aire (Wm)
 Contenido de humedad: 𝒘
𝑾𝒘
𝑾𝒔
∗ 𝟏𝟎𝟎
 Peso de la muestra envuelta en parafina al aire (Wm + P)
∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∗ 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎
𝑉𝑚 + 𝑝 = 𝑊
𝑚+𝑝 − 𝑊𝑚+𝑝 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑎 ÷ 𝑌𝑤
 Peso de la muestra envuelta en parafina sumergida (Wm + P)
 𝑌𝑃 = peso especifico relativo de la parafina = 0.92gr/𝑐𝑚3
 Peso de la parafina Wp = C-A
 Volumen total del suelo Vt = (C-D) / Yw
 Volumen de la masa del suelo (vm) = G- (F/E)
 Peso volumétrico del suelo = A/H
 POROSIDAD(n):
Se le llama porosidad a un suelo por la relación entre su volumen de vacíos y el volumen
de su masa. Se puede expresar como porcentaje.
𝒏(%) =
𝑽𝒗
𝑽𝒎
∗ 𝟏𝟎𝟎
Relación que existe entre el volumen de vacíos y el volumen de su masa (Vt). La
porosidad presentara valores de cero en suelos de solo fase sólida y valores de cien (100)
es espacios vacíos. Valores entre el 20 y 95 % son los normalmente obtenidos
La relación de vacíos (e) se halla también a partir de la porosidad como sigue a
continuación: 𝒆 =
𝒏
𝟏−𝒏
MATERIALES Y METODOS
La porosidad se expresa como

14. ∅ =
𝑉𝑖
𝑉𝑇
Con Vi como volumen del espacio poroso y Vt como el volumen total,
𝑉𝑡 = 𝑉𝑖 + 𝑉𝑟
En donde Vr es el volumen de las partículas sólidas
𝑉𝑟 = 𝑀/𝑃𝑟
Siendo M la masa del agregado seco y Pr la densidad
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO EN PASOS
 El agregado seleccionado se seca a temperatura ambiente durante varias semanas.
 Se pesa y se sumerge en alcohol durante 20 minutos.
 La baja tensión superficial del alcohol impide la desintegración del agregado por
explosión a medida que el líquido va ocupando los poros internos del agregado.
El burbujeo observado en la superficie del agregado sumergido en alcohol indica
que el aire atrapado está siendo liberado.
 Una vez saturado, el agregado se coloca sobre una toalla de papel saturada en
alcohol y se pesa inmediatamente a temperatura ambiente (20 ºC).
 Este proceso se realiza en menos de 10 segundos. El volumen interno del
agregado, Vi, se calcula convirtiendo la diferencia de masas del agregado saturado
de alcohol, 𝑀𝑎𝑔−𝑎𝑙 y del agregado seco en volumen usando la densidad del
alcohol, 𝑃𝑎𝑙. 𝑉𝑖 =
𝑀𝑎𝑔 −𝑎𝑙− 𝑀𝑎𝑔
𝜌𝑎𝑙
 El agregado saturado en alcohol se seca a 40 ºC durante 8 hrs y se pesa de nuevo
para comprobar si se han producido pérdidas de suelo durante el proceso.
Conocido Vi, Vt .
 Se pesa en balanza de precisión 10 g de suelo tamizado por 2 mm, seco en estufa.
Se designa como m1. Luego, se llena con agua destilada un picnómetro de 50 cm3
se tapa, se seca bien y se pesa en balanza de precisión; esta pesada se denomina
m2.
 Finalmente, se vacía el picnómetro y se introducen los 10 g de suelo pesado
anteriormente (m1), completar el volumen de agua destilada y tapar con cuidado

15. de no dejar burbujas de aire en su interior. Secar y pesar nuevamente obteniéndose
m3. 𝐷 =
𝑚
𝑣
Donde:
m:20g de muestra seca
v: volumen de la muestra en el interior del picnómetro expresado por la diferencia
de masa entre (m1 + m2) – m3.
Reemplazando:
𝐷𝑟 =
𝑚1
(𝑚1 + 𝑚2) − 𝑚3