ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVO ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS

1. 1
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
CICLO 2017-01
MECÁNICA DE SUELOS
SECCIÓN: CV52
LABORATORIO N°1
DOCENTE: SOTO DUEÑAS, Milagros del Pilar
ALUMNOS:
AGUILAR GONZÁLES, Ashily Gabriel U201517071
BOZA ARHUATA, Alvin U201517094
HUARIPATA ESCOBAL, Fernando U201517140
SEDE VILLA, ABRIL 2017

2. 2
INDICE
INTRODUCCIÓN
1. OBJETIVOS GENERALES
2. JUSTIFICACIÓN
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1.ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
3.2.ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVO
3.3.ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS
4. PROCEDIMIENTO Y ANALISIS DE DATOS
4.1.ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
4.2.ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVO
4.3.ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS
5. DIAGRAMA DE FASES
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7. BIBLIOGRAFÍA
8. ANEXOS

3. 3
INTRODUCCIÓN
El presente informe contiene información acerca de tres ensayos. Por un lado, se
determinará el contenido de humedad de un suelo, el cual es la relación, expresada
como porcentaje, del peso de agua en una masa de suelo, al peso de las partículas
sólidas. Por otro lado, se realizará el ensayo de peso volumétrico de suelos
cohesivos, el cual relaciona el peso de la muestra y su volumen considerando el
principio de Arquímedes para determinar el volumen debido a que la muestra no
posee una forma geométrica definida. Asimismo, el ensayo de gravedad específica
de los sólidos es la relación del peso específico de las partículas sólidas de un
suelo y el peso específico del agua destilada y se utilizar el peso específico de la
muestra. Estas pruebas fueron realizadas en laboratorio y para determinar los
datos requeridos se utilizaron muestras de suelo inalteradas.

4. 4
1. OBJETIVOS GENERALES
 Determinar el contenido de humedad de un suelo.
 Determinar el peso y el volumen de una muestra de suelo inalterada.
 Determinar la gravedad especifica de una muestra de suelo.
2. JUSTIFICACIÓN
El presente informe destaca lo aprendido en el curso de mecánica de suelos y se
demuestra los cálculos para tener en cuenta la importancia que tienen estos
ensayos en la carrera de ingeniería civil. De esta forma podemos decir que el
ensayo de contenido de humedad nos ayuda a entender cómo se debe secar
adecuadamente un suelo para realizar cálculos con datos adecuados, además de
bridarnos el dato importante de contenido de humedad. El ensayo de peso
volumétrico de suelos cohesivos, nos enseña cómo se debe a hacer este ensayo
adecuadamente, además de brindarnos el dato importante del peso volumétrico
que sirve para realizar otros cálculos y ayuda a hacer el diagrama de fases del
suelo. Por último, el ensayo de gravedad específica de los sólidos nos ayuda a
calcular el Gs (gravedad específica de los sólidos), el cual se utiliza en el cálculo
de las relaciones de fase de los suelos, también se usa en ensayos de granulometría
por sedimentación. Además nos ayuda a entender el requerimiento del suelo
dependiendo de dicho dato de gravedad específica.
De esta forma, podemos decir que todos los ensayos son muy importantes al
momento de realizarlos, ya que nos ayudan a comprender mejor el
comportamiento del suelo y a expresar sus propiedades, además de ayudaros en
otros ensayos para sacar otros datos.
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1.ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
Es importante conocer y estudiar el comportamiento de un suelo, ya que en el
campo de la ingeniería civil es fundamental conocer todas las características de
un suelo para poder realizar una construcción. En la actualidad, uno de los
principales problemas que afectan a una construcción es la conducta del suelo, por
ello es importante conocer las propiedades físicas de este, el cual en el presente
informe se detalla y trabaja el ensayo de contenido de humedad según los datos
experimentales de laboratorio, para luego procesarlos y determinar el contenido
de humedad de una muestra de suelo.
El contenido de humedad de una muestra de suelo se determina mediante la
división matemática del peso agua entre la masa de suelo y es expresado en
porcentaje. Existen diversos métodos para calcular el contenido de humedad, el

5. 5
cual están tienen normas establecidas. En nuestro trabajo se desarrollar ASTM D
22161
Las fórmulas necesarias para realizar nuestro el ensayo de contenido de humedad
será:
𝒘 =
𝒘 𝟏 − 𝒘 𝟐
𝒘 𝟐 − 𝒘 𝒕
=
𝒘 𝒘
𝒘 𝒔
∗ 𝟏𝟎𝟎%
Donde:
W: Contenido de humedad [% ]
WW: Peso del agua [𝑐𝑚3]
WS: Peso seco del material [𝑔𝑟]
W1: es el peso de recipiente más el suelo húmedo [𝑔𝑟]
W2: es el peso de recipiente más el suelo secado en homo [𝑔𝑟]
Wt: es el peso de recipiente [𝑔𝑟]
 Otros métodos para calcular el porcentaje de humedad:
 Método del Speedy:
Este método consiste en realizar una reacción química en el que se
utiliza como reactivo al Carburo de Calcio (CaC2) y reacciona en una
cámara de acero hermético produciéndose un volumen de gas
acetileno (C2H2). La cámara posee un manómetro que indica el
porcentaje de humedad de la muestra de suelo2
 Método de aspersor de neutrones:
Este método reside en utilizar un aparato que mide la cantidad de agua
presente en el suelo, esto radica en calcular la cantidad de neutrones.
La máquina tiene una función de calcular el número de colisiones
entre neutrones y moléculas de hidrogeno.3
1
Cfr: UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAISO: 2015
2
UNIVERSIDAD TORIBIO RODRIGUEZ DE MENDOZA 02: 2014
3
UNIVERSIDAD TORIBIO RODRIGUEZ DE MENDOZA 03: 2014
Fuente Univ: Toribio Rodriguez de Mendoza

6. 6
3.2.ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVO
Principio de Arquímedes.- el principio de Arquímedes es un método muy
utilizado en casos donde el volumen se desconoce. Así pues, el principio de
Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un
empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado4
En la figura
se muestra nuestra de muestra de suelo parafinado sumergida en agua. (el color
verde que rodea a la muestra representa parafina)
Donde:
Wsum: Peso sumergido de la muestra
EA: Empuje
Wm + Wp : Peso de la muestra más el peso de
la parafina
Además:
 pmOHA
sumpmA
VVE
WWWE


2

3
/12
cmgrOH 
3.3.ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS5
 PESO ESPECIFICO DE LOS SOLIDOS
Peso específico de solidos es la relación entre la fase sólida y el volumen
de la base sólida. Expresada como:
4
Cfr: Fiscalab 02:2015
5
Cfr: Calderón 05: 2015

7. 7
 GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS
La gravedad específica se define como la relación entre el peso específico
de los sólidos y el peso específico del agua destilada. Se expresa:
Donde:
Gs: gravedad especifica de los sólidos [𝑔𝑟/𝑐𝑚3]
Ws: peso de los sólidos [𝑔𝑟]
Vs: volumen de los sólidos [𝑐𝑚3]
ɣs: peso específico de los sólidos [𝑔𝑟/𝑐𝑚3]
ɣw: peso específico del agua [𝑔𝑟/𝑐𝑚3]
El ensayo se puede realizar con muestra húmeda, en este caso se halla el
promedio seco al final del ensayo.
CAPACIDAD DEL
PICNÓMETRO
CANTIDAD REQUERIDA
APROXIMADA
100 cm3
25-35 gr
250 cm3
55-65 gr
500 cm3
120-130 gr
El valor de la densidad de solidos interviene en la mayor parte de los
cálculos de mecánica de suelos y, ocasionalmente, sirve también para fines
de clasificación. El valor de la densidad de los suelos varía comúnmente
entre los valores de 2.20 a 3.0.

8. 8
4. PROCEDIMIENTO Y ANALISIS DE DATOS
4.1.ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD
 OBJETIVO
Se busca conocer el contenido de humedad de una muestra de suelo, el
método a trabajar debe estar bajo la norma estándar ASTM D 2216.
 NORMA
-ASTM D 2216
 INSTRUMENTOS
Recipiente para el manejo de muestras.- fue un instrumento muy
importante en todos los ensayos, se utilizó para pesar las muestras. Su
sensibilidad es de 0,1 gr.
Balanza eléctrica.- se utiliza para el método B,
por el cual hicimos en nuestro ensayo. Por el
método A no se utiliza este instrumento. Los
métodos que se pueden utilizar se explicarán más
adelante.
Horno eléctrico para el secado.- Esta probeta no fue
utilizada en nuestro ensayo, esta solo se utiliza por el
método A.

9. 9
 PROCEDIMIENTO
Paso 1:
Se procede a colocar cada recipiente (A13, A14,
A15) en la balanza eléctrica para tomar el peso.
Paso 2:
Se procede a colocar la muestra en cada recipiente
(A13, A14, A15).
Paso 3:
Luego se realiza el cálculo del peso total que
contiene el peso de la muestra y el peso del
recipiente, esto se realiza mediante la balanza
electrónica.
Paso 4:
Ahora se realizará el proceso de secado de cada
recipiente (A13, A14, 15), para esto se tendrá que
colocar en el horno.
Paso 5:
Finalmente el proceso de secado por 24hrs, se procede
a pesar el recipiente con los materiales de suelo seco
para realizar la parte final del ensayo.

10. 10
 CALCULOS Y ANALISIS DEL ENSAYO
DATOS OBTENIDOS:
Los datos obtenidos para el primer ensayo están fijados en el formato 1,
el cual está en el anexo. Luego con los datos obtenidos se procede a
calcular el porcentaje de humedad presente en nuestra muestra de suelo,
para ello se realizó con 3 muestras parciales. Finalmente para obtener el
resultado final, se procede a sacar el promedio aritmético y se
interpretará.
FORMATO N°1
 MUESTRA A13
𝑤°1 =
𝑤 𝑤
𝑤𝑠
× 100%
𝑤°1 =
5.2
41.2
× 100%
𝑤°1 = 12.62%
NÚMERO DE RECIPIENTE A13 A14 A15
PESO DE RECIPIENTE (gr) 13,6 13,5 13,6
PESO DE RECIPIENTE + SUELO HÚMEDO (gr) 60,0 57,4 59,0
PESO DE RECIPIENTE + SUELO SECO (gr) 54,8 50,2 53,9
PESO DEL AGUA (gr) 5,2 7,2 5,1
PESO DEL SUELO SECO (gr) 41,2 36,7 40,3

11. 11
 MUESTRA A14
𝑤°2 =
𝑤 𝑤
𝑤𝑠
× 100%
𝑤°2 =
7,2
36,7
× 100%
𝑤°2 = 19,62%
 MUESTRA A15
𝑤°3 =
𝑤 𝑤
𝑤𝑠
× 100%
𝑤°3 =
5,1
40,3
× 100%
𝑤°3 = 12,66%

12. 12
Finalmente se procede a calcular el promedio aritmético del porcentaje de
humedad obtenidos:
𝑤° 𝑡 =
𝑤°1 + 𝑤°2 + 𝑤°3
3
%
𝑤° 𝑡 =
12,62 + 19,62 + 12,66
3
%
𝑤° 𝑡 = 14,97%
Por lo tanto, el porcentaje de humedad presente en la muestra de suelo será
14,97%, esto significa que el 14,97% de la muestra contiene agua.
4.2.ENSAYO DE PESO VOLUMÉTRICO DEL SUELO COHESIVO
 OBJETIVO
Determinar el peso y el volumen de una muestra de suelo inalterada
mediante el ensayo correspondiente.
 NORMA
-NTP 339.139
 INSTRUMENTOS
Balanza hidrostática.- este fue un instrumento muy
importante en todos los ensayos, se utilizó para pesar
las muestras. Su sensibilidad es de 0,1 gr.
Canastilla de acero galvanizado.- se utiliza para
el método B, por el cual hicimos en nuestro
ensayo. Por el método A no se utiliza este
instrumento. Los métodos que se pueden utilizar
se explicarán más adelante.

13. 13
Probeta graduada de 100 ml.- Esta probeta no fue utilizada
en nuestro ensayo, esta solo se utiliza por el método A.
Espátula.- se utilizó para rellenar espacios con
parafina.
Parafina sólida.- posteriormente derretida
Olla pequeña.- para poner la parafina líquida
 PROCEDIMIENTO
Paso 1:
Se nos dio una muestra de suelo ya tallada, la
cual se encontraba sin grietas y compacta.
Según las normas del ensayo esta muestra debe
ser tratada lo menos posible con las manos para
evitar posibles cambios en la muestra y no
alterar sus condiciones.

14. 14
Paso 2:
Una vez que se obtuvo la muestra de suelo, se
procedió a pesar la muestra tal como estaba en
la balanza, se apuntaron los datos iniciales. Por
otro lado, se calentó la parafina sólida para
pasarla al estado líquido.
Paso 4:
Se nos entregó la parafina en estado líquido, la cual se utilizó para cubrir la muestra
tallada de la siguiente manera: primero, se cubrió la mitad de la muestra en la parafina
derretida y luego la otra mitad. Después de enfriada cada capa se observó que quedaron
algunos espacios que no habían sido cubiertos con parafina liquida, por lo que con una
espátula se unto un poco de parafina a las partes faltantes. La forma que se untó
parafina era como untar mantequilla en un pan.
Paso 3:
Por otro lado, se calentó la
parafina sólida para pasarla
al estado líquido.

15. 15
Peso final: Podría haber sido por dos métodos. En este caso mencionaremos
como debió haber sido el método A y cómo fue que hicimos el método B,
puesto que este último fue lo que se utilizó en el laboratorio.
a) Método A
- Llenar con agua la mitad de la probeta graduada de 1000ml
- Insertar la muestra parafinada dentro de la probeta
- Registrar el volumen final para calcular el volumen de desplazamiento
b) Método B
- Se llenó un balde con agua con la canastilla de acero galvanizado dentro. El
agua debía cubrir la canastilla
- No debía haber movimientos bruscos de la canastilla para no haiga errores
en los cálculos, una vez estabilizada la canastilla se puso la balanza en cero
para descontar el peso de la canastilla
- Acto seguido, se introducía la muestra de suelo parafinado dentro de la
canastilla y se registraba el peso que daba la lectura de la balanza
- Se comenzaron a sacar los datos por el Principio de Arquímedes y
ecuaciones para determinar el peso volumétrico.
 CALCULOS Y ANALISIS DEL ENSAYO
Los datos fueron apuntados en el formato 2, la cual está en anexos y fueron
utilizados para hacer los cálculos correspondientes para hallar el peso
volumétrico.
Paso 5:
Por último, se pesó la muestra parafinada al
aire en la balanza y se anotó los datos.

16. 16
Se utilizó el Principio de Arquímedes, algunas ecuaciones y algunos datos
adicionales
3
3
/87,0
/12
cmgr
cmgr
parafina
OH




Del Principio de Arquímedes: Por otro lado:
grE
E
WWWE
A
A
sumpmA
5,117
4,1050,59,217



3
3
75,5
0,5
/87,0
cmV
V
gr
cmgr
V
W
p
p
p
p
parafina



Además:
 
 
3
33
75,111
75,5/15,117
2
cmV
cmVcmgrgr
VVE
m
m
pmOHA


 
Por último:
3
3
/95,1..
75,111
9,217
..
..
cmgrVP
cm
gr
VP
V
W
VP
m
m



4.3.ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SOLIDOS
 OBJETIVO
Determinar la gravedad especifica de una muestra de suelo.
 NORMA:
-AASHTO T-100
-MTC E 113-2000

17. 17
 INSTRUMENTOS
Frasco Volumétrico (picnómetro) de 100-500 cm3
de capacidad
Bomba de vacío, con tuberías y uniones, o en su
defecto un mechero o un dispositivo para hervir el
contenido del picnómetro
Horno o estufa capaz de mantener temperaturas uniformes y
constantes hasta 110 ± 5°C (230 ± 9°F)
Balanza digital
(sensibilidad:0,1gr).
Termómetro graduado
Guantes de asbesto
Tamices de 2.36mm (N°8) y 4.75mm (N°4)

18. 18
 PROCEDIMIENTO
Para suelos con humedad natural. El procedimiento para determinar el peso
específico de los suelos es el siguiente:
Paso 1:
Se procede a tomar la muestra representativa
de suelo que previamente fue colocada en la
cápsula de evaporación por 24 horas. De esta
manera, se obtuvo el peso de los sólidos.
Paso 2:
Seguidamente con ayuda de una cuchara se
retira una porción de la muestra y se coloca en
un recipiente, considerando más de la mitad.
Paso 3:
Una vez que se tenga la muestra seca en el
recipiente, se procede a determinar el peso de
suelo seco.
Paso 4:
Para determinar el volumen de los sólidos, se debe
quitar a la muestra todo el aire contenido. Para ello,
se procede a utilizar un picnómetro o fiola
totalmente seca y con ayuda de un embudo traspasar
la muestra de suelo seco.

19. 19
Paso 6:
Para remover el aire atrapado en el picnómetro, no se
utilizó la bomba de vacíos pero sí se rotó levemente
la muestra hasta retirar todo el aire posible. También
se utilizó papel absorbente para retirar los residuos
de la parte superior.
Paso 7:
Seguidamente se lleva el picnómetro a la balanza
y se toma dato de su peso. Se consideró una
temperatura ambiente de 20°C debido a que el
termómetro estaba en mal estado. Por último, se
trasladó el picnómetro a una capsula de
evaporación para tomar datos de la muestra seca
una vez salga de la estufa.
Paso 5:
Luego que la muestra de suelo seco fuera colocada en el picnómetro, se procede
a llenar con agua destilada el recipiente hasta una línea tope. De esta manera, se
determina el peso de la fiola más el peso del agua que se llenó.

20. 20
El rango adecuado de valores de gravedad específica para varios tipos de suelos es:
FORMATO N°3
 CALCULOS Y ANALISIS DEL ENSAYO
Inicialmente se consideró una temperatura de 20°C por lo tanto, según la TABLA N°3
el 𝛾 𝑤 (el peso específico del agua) será 0,99821.
CALCULO DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SOLIDOS
𝐺𝑠 =
𝑊0 × 𝑘
𝑊0 + 𝑊2 − 𝑊1
𝐺𝑠 =
127,8 × 𝑘
127,8 + 669,9 − 748,5
𝐺𝑠 =
127,8 × 0,99821
127,8 + 669,9 − 748,5
𝐺𝑠 = 2,60
% pasante del tamiz N°4:
1 N°de la fiola C
2 PESO DE LA FIOLA (gr) 170,6
3 PESO MUESTRA DE SUELO SECO 127,8
4 PESO MUESTRA DE SUELO SECO + PESO DE LA FIOLA (gr) 238,4
5 PESO M. SUELO SECO + PESO FIOLA + PESO AGUA 748,5
6 PESO FIOLA + PESO DE AGUA(gr) 669,9
7 PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE SÓLIDOS
TIPO DE SUELO Gs
Arena de cuarzo 2.64 - 2.66
Limo 2.67 - 2.73
Arcilla 2.70 - 2.90
Yeso 2.60 - 2.75
Loess 2.65 - 2.73
Suelo organico Valores menores a 2
Donde:
W1 : peso del picnómetro +
agua + sólidos
W2 : peso del picnómetro +
agua
W0 : peso del suelo seco
K : factor de corrección

21. 21
5. DIAGRAMA DE FASES
Con los datos obtenidos de los ensayos realizados se puede completar el siguiente
cuadro:
𝑤° 𝑡 = 14,97%
𝛾 = 1,95
𝐺𝑠 = 2,60
Considerando a 𝛾 𝑤 =1gr/cm3
 𝑤° 𝑡 = 14,97 =
𝑊 𝑤
𝑊𝑠
× 100
0,1497
1
=
𝑊𝑤
𝑊𝑠
 𝛾 = 1,95 =
𝑊𝑡
𝑉𝑡
1,95 =
1,1497
𝑉𝑡
𝑉𝑡 = 0,5896
 𝐺𝑠 = 2,60 =
𝛾𝑠
𝛾 𝑤
2,60 =
𝛾𝑠
1
2,60 =
1
𝑉𝑠
=
𝑊𝑠
𝑉𝑠
𝑉𝑠 = 0,3846
 𝑉𝑎𝑖 = 𝑉𝑣 − 𝑉𝑤
𝑉𝑎𝑖 = 0,205 − 0,1497
𝑉𝑎𝑖 = 0,0553
 𝑉𝑣 = 𝑉𝑡 − 𝑉𝑠
𝑉𝑣 = 0,5896 − 0,3846
𝑉𝑣 = 0,2029
𝑉𝑣 = 0,205
Vt
0,5896 cm3
Vv
0,205 cm3
Vai
0,0553 cm3 ai
Wt
1,1497 gr
Vw
0,1497 cm3 W
Ww
0,1497 gr
Vs
0,3846 cm3 S
Ws
1 gr

22. 22
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1.CONCLUSIONES
 Se estableció que el contenido de humedad de nuestra muestra de suelo es
de 14,97%
 Se determinó el peso volumétrico, el cual fue de 1,95gr/cm3
 Se determinó el peso específico de los sólidos (Gs) igual a 2,60
 Se puede concluir que se trata de un suelo con materia orgánica debido a
que el Gs< 2,65
6.2.RECOMENDACIONES
 Se recomienda calibrar la balanza digital para evitar alteraciones de peso
de la muestra.
 Se recomienda realizar la prueba de ensayo de humedad de manera rápida,
ya que la temperatura ambiente puede influir en la perdida de humedad de
la muestra de suelo
 Se recomienda tener mucho cuidado con la muestra y tratar de evitar el
contacto o manipulación para evitar cambios superficiales.
 Se recomienda que en el ensayo de peso volumétrico se verifique al
momento de cubrir la muestra con parafina que no exista alguna abertura
sin cubrir para evitar errores en los cálculos.
 Se recomienda tener el picnómetro totalmente seco antes de iniciar el
ensayo para evitar que la muestra de suelo se pegue al borde del
picnómetro
 Se debe evitar llenar el picnómetro bruscamente con el agua destilada para
tener una muestra sin burbujas de aire.

23. 23
7. BIBLIOGRAFÍA
 ROSA TOCAS MENA. (2016). MECÁNICA DE SUELOS. Lima.
 https://www.academia.edu/7187730/ENSAYO_CONTENIDO_DE_HU
MEDAD. Roby Sarango. (2014). ENSAYO CONTENIDO DE
HUMEDAD. (Consulta 7 de Abril del 2017)
 http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laborator
io/humedad.pdf (Consulta 7 de Abril del 2017)
 CALDERON ALAYO, Jhordy Eduardo. (2015). MECANICA DE
SUELOS. Trujillo.
 http://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-
bernoulli/pascal-arquimedes-bernoulli.shtml (Consulta 7 de abril 2017)
 https://es.slideshare.net/cristhianyersonmontalvancoronel/medida-de-
contenido-de-humedad-43067021 (Consulta 7 de abril 2017)

24. 24
8.- ANEXOS

25. 25

26. 26

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