UNIDAD 2 - RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS El suelo es un material constituido por el esquelet:o de partculas slidas rodeado por 'espacios libres (vacos), en general ocupados por agua y aire. Para, poder describir completamente las caractersticas de un depsito de suelo es necesario expresar las distintas composiciones de slido, lquido y aire, :n trminos de algunas propiedades fsicas. * La fase slida est formada por las partculas minerales del suelo (incluyendo la capa slida adsorbida) * La lquida por el agua (libre, especficamente), aunque en el suelo pueden existir otros lquidos de menor significacin; * La fase gaseosa comprende sobre todo el aire pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhdrido carbnicc , etc.).

A2W3

Slidos

PlfllIlSsf^ r-s olida Si EiSmm

^iiM^vi;

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Fase solida: Fragmento?, de roca, mine-rale*: individuales, matenales orgm; Fase liquida; Agua, sales, bases y cidos dss leltos. incluso hielo. Fase gaseosa: Aire, gases. vapor de agua. La capa viscosa de'l agua adsorbida, que presen ta. propiedades intermedias entre la fase slida y la lquida, suele incluirse en e ltima pues es susceptible de desaparecer cuando el suelo es sometido a una jfuerte evaporacin (secado). Algunos suelos contienen, adems, materia orgnica (residuos vegetales parcialmente descompuestos) en diversas formas y cantidades Pese a que la capa adsorbida y el contenido de materia orgnica son muy imporfcan tes desde el punto de vista de las propiedades mecnicas del suelo, no es preciso c considerarlos en la medicin de pesos y volmenes relativos de las tres fases principajl es. Sus influencias se tomarn en. cuenta ms fcilmente en etapas posteriores del studio de ciertas propiedades de los suelos. .Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen coreprenderse en el volumen de vacos (Vv), mientras que la fase slida constituye el volumen de slidos (Vs). Se dice que un. suelo es totalmente saturado cuando todos sus i acos estn ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso paiticular de solo dos fases, la slida y la lquida.

Ante tales efectos, podemos decir que: = V s + Vv V v = VA + Vw VT = V S + VA + VwVT

Proporciones en VolmenesAIRE

'ropero iones en Peso

TUA

wo w

J L

! L

SUELO

v Y

Las relaciones entre las diferentes fases constituir ivas del suelo (fases slida, lquida y gaseosa), permiten, avanzar sobre el anlisis de a distribucin de las partculas por tamaos y sobre el grado de plasticidad del conjunto. En los laboratorios de mecnica de suelos puede determinarse fcilmen te el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gnavedad especfica de las partculas que conforman el suelo, entre otras. Las relacio nes entre las fases del suelo tienen una ampla aplicacin en la .Mecnica de Suelo s para el clculo de esfuerzos. La relacin entre las fases, la granulometra y los imites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento. El peso especfico de un material se define como si cociente de la masa de un cuerpo, entre el volumen del mismo. X- 0 V Se define al pso especfico relativo como la relac:in entre el peso especfico de una sustancia y el peso especfico del agua destilad^ a 4 o C sujeta a una atmsfera de presin, * yo : Peso especfico del agua destilada, a 4 o C. y a la presin atmosfrica correspondiente al nivel del mar. yo = 1,000 gr/ cm3

yw : Peso especfico del agua en condicione reales de trabajo, su valor difiere un poco del yo , en la prctica se toma igua que yo. ys > Pe so-especfico del suelo, tambin llam do peso volumtrico de los slidos.

Porosidad r\. Se define como la probabilidad de encontrar vacc s en el volumen total. Por eso 0 < r| < 100% (se expresa" en %), En un slido perfecto r = 0; en el suelo r| * 0 y r\ * 100%. vep^orfex %

Relacin de vacos e. Es la relacin entre el volumen de vacos y el de l 1 y alcanzar valores muy altos. En teora 0 < e - * oc

repfsecta (fe o a i .

f n = 1 4- e

Compacidad El trmino compacidad se refiere al grado de acjomodo alcanzado por las partculas del suelo, dejando ms o menos vacos entr ellas. En suelos compactos, las partculas slidas que lo constituyen tienen un a to grado de acomodo y la capacidad de deformacin bajo cargas sr pequea. En slelos poco compactos el volumen de vacos y la capacidad de deformacin sern mayores. Una base de comparacin para tener la idea de la compacidad alcanzada po r una estructura simple se tiene estudiando la disposicin de un conjunto de esferas iguales. En la figura se presentan una seccin de los estados ms suelto y ms compacto posible de tal . conjunto.

Estado mas suelto 4 Mo: e = 0.91 ' masiMiipat

Grado de saturacin S. Se define corno la probabilidad de encontrar agua en los vacos del suelo, por lo que 0 < S < 100%. Fsicamente en la naturaleza S ^ 0%, pero admitiendo tal extremo, S = 0% -> suelo seco y S = 100% -> suelo saturado 5 = x 100 vv

Contenido de humedad: w Es la relacin, en %, del peso del agua del es Dcimen, al peso de los slidos. El problema es cul es el peso del agua? Para tal efecto debemos sealar que existen varias formas de agua en el suelo, y unas requieren ms temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En con secuencia, el concepto "suelo seco" tambin es arbitrario, como lo es el agua que pe semos en el suelo de muestra. Suelo seco es el que se ha secado en estufa, a temperatura de 105C - 110C, hasta, peso constante durante 24 18 horas (con urgencia.). El valor terico del contenido de humedad vara entre: 0 < co oc. En la prctica, las humedades varan de 0 (cero) hasta valores del 100%, e incluso de 500% 600%.

Algunos valores volumtricos y gravimtricos par ciertos suelos son Descripcin .ur.pi:i y imitoniit Arena limo?a Arena miccea Limo INORGANICO A; en:- ai::. . v - y srava Are::.! fina siuen Tabla 2.1 Valores de i v n C'o "o " 29 5 5 29 52 i: -46 1" - 4P Y