Informe 1 Suelos de humedad natural, gravedad específica, granulometría, limites de consistencia

8/18/2019 Informe 1 Suelos de humedad natural, gravedad específica, granulometría, limites de consistencia

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Ensayo de humedad natural, gravedad específica, granulometría,limites de consistencia


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INTRODUCCIN

El estudio de los suelos es fundamental en la realización de presas, canales,terraplenes, edificios, puentes, viaductos y muro de contención. En este sentido el

conocimiento de las propiedades hidráulicas y mecánicas del suelo permiten entender problemas de estabilidad de taludes, consolidación, resistencia al esfuerzo cortante,capilaridad, empujes de tierra capacidad de cargas y hundimiento.

Por otra parte para determinar las características del suelo se requieren hacer estudios de laboratorio como el de humedad , gravedad especifica, granulometría ylimite de consistencia el primero sirve para conocer la cantidad de agua que presentael suelo el segundo permite establecer las características, porosidad, relación devacios, saturación y peso volum!trico, el tercero se utiliza para separar en diferentesfracciones los granos de tama"o superior a #.#$% mm &tamiz '##(, en elementos comoarenas, gravas y limos y el cuarto mide la plasticidad de los suelos.


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!"RCO TERICO

#uelo$ es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene

de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de lasactividades de los seres vivos que sobre ella asientan.

Contenido de humedad %& '() es la relación entre el peso del agua libre másla absorbida en la muestra ** y el peso de la muestra secada al horno *+.

W =W W

W D∗100

!)todo del tacto$El m!todo del tacto es un m!todo sencillo y práctico. e e-traen muestras de suelo a

distintas profundidades .## a #.## y #.## a /#.## cm( y se aprieta cada una de ellashasta formar una bola de acuerdo a su comportamiento se clasifica el grado dehumedad.

!)todo de la humedad*+ E-uipo necesario+

0 1orno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz demantenerse en 22#3 4%3 5.0 6alanza. u precisión variará de acuerdo a la cantidad de muestra a pesar.07ecipientes 8an reducidos como sea posible de acuerdo con el tama"o de la muestra ypreferiblemente con tapa que cierre herm!ticamente. El material de que est!n hechosdeberá ser resistente a la corrosión y no deberá estar sujeto a cambios de peso o adesintegración debido a los repetidos cambios de temperatura.


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0Espátula.

.+ !uestra

e deberá tomar una muestra representativa del suelo, cuyo contenido dehumedad se quiere determinar. Para 9segurar una e-actitud adecuada en ladeterminación, el peso de esta muestra, h:meda, sin recipiente, tendrá que cumplir conlas dos condiciones siguientes)

a( ;o ser menor que 2### veces la sensibilidad de la balanza a utilizarse.

b( El peso mínimo fijado en la tabla a continuación, correspondiente al diámetro de laspartículas más grandes contenidas en la muestra..

/+ 0rocedimiento

0 Preparación y e-tracción de la muestra, en caso de suelos debe cumplir con los

requerimientos de las normas 5559) 20 e coloca la muestra de suelo, en un recipiente adecuado de peso conocido&*r(, e pesa &*hr( y se introduce en el horno a una temperatura de 2#%


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El peso específico de los s1lidos %2s($ es la relación entre el peso por unidadde volumen de los sólidos &Bs( y el peso por unidad de volumen del agua &BC( atemperatura de referencia especificada &Deneralmente a '#< 5( y libre de gas.

Gs= γ sγ w

El peso unitario de los s1lidos %3s($ es el peso por unidad de volumen de lafase sólida sin vacíos.

γ s=w s

vs

*+ E-uipo necesario+

0 Picnómetro. n frasco volum!trico de vidrio de 2## a %## ml de capacidad, o unabotella de %# ml con tapón del mismo material. Este tapón llevará una peque"aperforación central para e-pulsar el aire y el e-ceso de agua, y se podrá introducir confacilidad en el cuello de la botella hasta una profundidad fija.0 6alanzas. +e sensibilidad #,##2 F para el picnómetro de %# ml, o de #,#2 F paralos frascos volum!tricos mayores.0 8ermómetro de inmersión, con una apreciación de 2,#


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'.0 5olóquese en el picnómetro la muestra preparada, cuidando de no perder ningunapartícula debido a que la muestra ha sido pesada previamente. 9"ádase agua destiladallenando el picnómetro hasta la mitad.

'.0 áquese el aire atrapado dentro del contenido del picnómetro someti!ndolo a unvacío parcial utilizando la bomba de vacío.

.0 @l!nese a continuación el picnómetro con agua destilada, o con el líquido utilizadopara el ensayo, hasta la marca correspondiente. @ímpiese y s!quese por fuera p!sesey determínese la temperatura &t( del contenido.

Usos@a gravedad específica de un suelo se usa en casi toda ecuación que e-prese

relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material.

Es un factor au-iliar para determinar otras características índices del suelo comoson) el peso volum!trico, porosidad, relación de vacíos, saturación e interviene enproblemas de gradiente hidráulico, consolidación e hidrometría

2ranulometría

e denomina clasificación granulom!trica o granulometría, a la medición ygraduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de losmateriales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de suorigen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de loscorrespondientes a cada uno de los tama"os previstos por una escala granulom!trica.

. Curva granulom)trica

http://es.wikipedia.org/wiki/Polvohttp://es.wikipedia.org/wiki/Roca_sedimentariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Roca_sedimentariahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polvo


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8omando en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulom!trica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro haobtenido. @a curva granulom!trica permite visualizar latendencia homog!nea o heterog!nea que tienen los tama"os de grano &diámetros( de

las partículas.

Ensayo de granulometría por tami4ado

*+ E-uipo necesario+01orno de secado06alanza de #.2 g.0 6andejas, cepillo y brocha.0Pipeta, vasijas08amiz ;< '## ;< = &=.$% mm( ' in &%#.# mm( ;< 2# &'.## mm( 2 G in &$.% mm( ;< '#.H%# mm( 2 in &'%.# mm( ;< # ./## mm( I in &2F.# mm( ;< =# .='% mm( G in

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_homog%C3%A9neohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_homog%C3%A9neo


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&2'.% mm( ;< /# .'%# mm( JH in &F.% mm( ;< 2## .2%# mm( K in &/. mm( ;< '##.#$% mm(. erie de 8amices empleadas para el ensayo seg:n norma 98A0=''

.+ !uestra+e debe tomar una muestra representativa por medio de cuarteos manuales

sucesivos o por medio de un cuarteador. El peso de la muestra depende del tama"o yporcentaje de los elementos mayores que ella contenga. e recomienda un peso demuestra entre los siguientes límites)'###LCL%### *, en gramos+, es el tama"o má-imo de los elementos mayores en mm.

@a muestra escogida se seca al horno y luego se pesa &*s(

/+ 0rocedimiento

2. +espu!s de tener la muestra uniforme obtenida por cuarteo, pesar la muestraseleccionada y llevarla al horno durante '= horas o hasta obtener una masa constante.'. na vez secada la muestra y enfriada, se procede a tomar el peso de la muestrasecada al horno.. 8omar el peso del material requerido de acuerdo a la 8abla ;< ', y lavarlo a trav!s deltamiz ;< '##, luego el material retenido debe secarse en el horno por '= horas.=. epárese la porción de muestra retenida en el tamiz ;< = en una serie de fraccionesusando los tamices mostrados en el formato &E;9MN +E D79;@NAE87>9(, los quesean necesarios dependiendo del tipo de muestra, o de las especificaciones para elmaterial que se ensaya. En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz otamices de un lado a otro y recorriendo circunferencias de forma que la muestra semantenga en movimiento sobre la malla.%. e determina el peso de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de #.2 O.@a suma de los pesos de todas las fracciones y el peso, inicial de la muestra no debediferir en más de 2O.

Ta5la N6. !asa de la porci1n de suelo retenida en el tami4 N67


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Ensayo de hidrómetro

5uando los suelos no son grueso granulares, sino que los suelos tienen tama"osde grano peque"os no se podrá hacer análisis granulom!trico por mallas, paradeterminar el porcentaje de peso de los diferentes tama"os de los granos de suelo. @oapropiado es aplicar el m!todo del hidrómetro &densímetro. @a ley fundamental para realizar análisis granulom!trico por hidrómetro es formuladapor toes, en esta ley se enuncia que si una partícula esf!rica cae dentro del aguaadquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de sudensidad y de la viscosidad del agua.Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y suelo,porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la formación de

flóculos originados por la presencia de diferentes cargas el!ctricas en las partículas delsuelo. e utiliza un agente defloculante que neutralice las cargas el!ctricas, permitiendoque las partículas se precipiten de forma individual.

Tipos de dispersantes usados com8nmente$

ilicato de odio &vidrio líquido(. Es una solución de silicato de sodio, para lograr la concentración necesaria se usa un hidrómetro 2%2 1. na vez preparada la soluciónse toman '# cm.1e-ametafosfato de sodio &;aPN(. 5omercialmente se conoce como 5algon. eusará agua destilada a razón de =# g de he-ametafosfato sódico por cada litro desolución. Ma que la solución es ácida se puede considerar mayor eficacia como agentedefloculante en suelos alcalinos.Para el ensayo de hidrómetro e-iste corrección dependiendo del tipo de hidrómetroempleado, la corrección se hará con la diferencia de la lectura del hidrómetro y uncoeficiente que depende del tipo de hidrómetro, para 2%2 1 es la unidad y para 2%' 1es cero.

@os hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido. 9lformarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse, yaque las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer dondetermina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco. Esta correcciónse hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo dos lecturas en laescala una en la parte superior del menisco &para que el menisco se forme completo, elcuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la grasa( y otra siguiendo la superficiehorizontal del agua. @a diferencia de las dos lecturas nos da la corrección que debesumarse a las lecturas hechas al estar operando.


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Procedimiento

e selecciona una muestra de más o menos %# gr que pase el tamiz n:mero'##, a lo que quede retenido en el tamiz n:mero '## se le hace un lavado, a lo quesobra despu!s del lavado se le lleva a un recipiente que irá al horno para determinar elporcentaje de gruesos de la muestra, ya que está ha sido debidamente pesada antesde pasar por el tamiz n:mero '##.@a muestra que pasa el tamiz n:mero '## se deposita en un frasco posteriormente sea"aden '## cm de agua y apro-imadamente '# cm de agente defloculante, se debedejar la suspensión como mínimo una hora &la 9. . 8. A sugiere que para suelosarcillosos se deje 2/ horas(, despu!s de haber sometido la muestra al defloculante setransfiere la mezcla al vaso de la agitadora el!ctrica se a"ade agua hasta llenar dosterceras partes del vaso, se realiza a dispersión de la muestra de % a 2# minutos. @a

muestra dispersada se lleva a un cilindro graduado y se le agrega agua hasta los 2###cm se agita el cilindro durante un minuto tapando con la palma de la mano einvirti!ndolo repetidas veces, se hace esto para obtener una suspensión homog!nea.e coloca el cilindro sobre una mesa se pone andar el cronómetro. Para los tiemposindicados se introduce el hidrómetro dentro del cilindro y se registran los datos,encargándose tambi!n de medir la corrección por menisco y la temperatura para cadamedida.

Consistencia

@a consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los materiales que locomponen o la resistencia de los suelos a la deformación y la ruptura. @a consistenciadel suelo se mide por muestras de suelo mojado, h:medo y seco. En los suelosmojados, se e-presa como adhesividad y plasticidad , tal como se define infra. @aconsistencia del suelo puede estimarse en el campo mediante ensayos sencillos, omedirse con mayor e-actitud en el laboratorio.

0lasticidad

@a plasticidad es atribuible al contenido de partículas escamosas de tama"ocoloidal presentes en los suelos. @as partículas escamosas además son responsablesde la alta compresibilidad y la baja permeabilidad de los suelos.

Estado de consistencia


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@os estados de consistencia de una masa de suelo plástico, en función delcambio de su contenido de humedad son) sólido, semisólido, plástico y líquido. Estoscambios se dan cuando la humedad en las masas de suelo varía.

9ndice de 0lasticidad

El índice de plasticidad se expresa con el porcentaje del peso en seco de lamuestra de suelo, e indica el tamaño del intervalo de variación del contenido dehumedad con el cual el suelo se mantiene plástico . En general, el índice de plasticidad depende sólo de la cantidad de arcilla existente e indica la finura del suelo y sucapacidad para cambiar de configuración sin alterar su volumen. Un I elevado indicaun exceso de arcilla o de coloides en el suelo. !iempre "ue el # sea superior o igual al ##, su valor ser$ cero.

:ímite lí-uido

Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia, al disminuir suhumedad, de la consistencia líquida a la plástica, o al aumentar su humedad, de laconsistencia plástica a la líquida.

:ímite pl;stico

Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia al disminuir suhumedad de la consistencia plástica a la semisólida, o, al aumentar su humedad, de laconsistencia semisólida a la plástica.

El límite plástico es el límite inferior del estado plástico. n peque"o aumento enla humedad sobre el límite plástico destruye la cohesión del suelo.

:ímite de contracci1n

El límite de contracción es un contenido de humedad específico que divide laconsistencia sólida de la semisólida del suelo y establece el contenido de humedadmá-imo que el suelo tolera antes de sufrir cambios en su volumen


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Ensayo de límites de consistencia

*+ !aterial+0 9parato de 5asagrande0 Espátula0 7ecipiente de porcelana0 taras o recipientes de aluminio0. Placa de vidrio0 1orno a temperatura de 22#< 500. 8amiz ;o =#0. 2## gr. de suelo0 6alanza con precisión de #,#2 gr.

0rocedimiento>nstalar los instrumentos asignados para la práctica los cuales ya mencionamosanteriormente, luego se procedió a instalar el material con sumo cuidado procedimos atamizar el suelo por medio del tamiz de malla ;o =# y trabajar con el material que pasadicho tamiz. 8anto el ensayo de @ímite @íquido y @ímite Plástico no se los pudo realizar,porque el suelo presentaba una característica granular, con mayor contenido de arena,un poco de limo y nada de arcilla. in embargo pese a que el material era no apto paradichos ensayos el +ocente nos e-plicó cómo se debería realizar dichos ensayos. @arealización de la práctica se la puede dividir en dos partes que son)

:ímite :í-uido+ Q e procede a pasar cierta cantidad de material a trav!s del tamiz ;o =#, el cual seutilizara para determinar el límite líquido y el límite plástico.

Q 9 continuación se verifica si el aparato de 5asagrande está debidamente calibrado, sino es así se deberá calibrar la altura de caída de la cazuela, con ayuda del e-tremosuperior del ranurador patrón, esta altura deberá ser e-actamente 2 cm.

Q e coloca el material tamizado en un recipiente de porcelana, se a"ade un poco deagua y se mezcla cuidadosamente con el suelo hasta lograr una pasta uniforme y unaapariencia cremosa &suelo arcilloso(.

Q e procede a colocar dentro de la cazuela una peque"a cantidad de suelo hasta laprofundidad adecuada para el trabajo de la herramienta ranuradora, a continuación sedebe emparejar la superficie de la pasta de suelo cuidadosamente con una espátula, ymediante el uso de la herramienta ranuradora, cortar una ranura clara, recta, quesepare completamente la masa del suelo en dos partes, hacer el conteo de golpeshasta que la masa se cierre una longitud de 2 cm.

Q e toma una muestra para medir el contenido de humedad, se coloca en una tara lazona donde se cerró la ranura, se procede a pesar la tara con el material y se lointroduce en el horno por un periodo de '= horas.

Q Pasadas las '= horas se e-trae la muestra del horno y se procede a su pesajecorrespondiente, siendo el resultado el peso de la muestra seca más la tara. Este


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procedimiento se repite en su totalidad con cinco muestras del mismo suelo, pero condiferentes contenidos de humedad.

:ímite 0l;stico+

Q e coloca el mismo material tamizado del ensayo anterior en un recipiente deporcelana se a"ade agua al suelo, se mezcla cuidadosamente hasta obtener unate-tura uniforme y cremosa.

Q e divide en varios pedazos o porciones peque"as la muestra, con la mano e-tendidasobre una placa de vidrio enrollamos el suelo con presión suficiente para moldearlo enforma de cilindro o hilo de diámetro uniforme por la acción de los movimientos de lamano.

Q 5uando el diámetro del cilindro llega a mm., se deberá volver a moldear y enrollar nuevamente con otra porción de suelo, este proceso se hace hasta que el cilindro desuelo se rompa bajo la presión del enrollamiento.

Q @a muestra o el cilindro, que se rompa nos define el límite plástico, luego este cilindrose coloca en una tara previamente pesada, efectuando el pesaje de la tara más elcilindro de suelo, luego se introduce al horno, por un periodo de '= horas para calcular el contenido de humedad de la muestra.

Q na vez que la muestra es e-traída del horno se procede a su pesaje y la obtencióndel peso de la muestra seca más la tara

!"RCO 0R


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Gs 20 ° C =( 98,21098,210+333,13−394,52 )∗0,9993=2,6654

RT#.FFFSuelo seco (grs)=( picn ó metro+Suelo sueco)− picn ó metro

Suelo seco=182,35−84,14=98,210 gr

A!todo de la humedad

W =W W

W D∗100

W W = Pesodel agua

W D= Peso del suelo seco

W W (grs)= Envase suelo humedo−tara envase

W W (grs)=68,9−35,9=33 grs

W W (grs)=66,7−28,8=37,9 grs

2ranulom)trica

Retenido ( )Grava= 0∗retenido

0= 100

P ! " ! #

Pasante ( )Grava=100− Retenido ( )Grava

Retenido $cumulado ( ) grava= R ! $cum! anterior+ Retenido()


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} rsub {0} * {retenido} rsub {Arena}

Retenido ( )arena=¿

} rsub {0} = {PTN 4} o!er {P " #"#}¿

Pasante ( ) $rena=100− Retenido ( )Grava

Retenido $cumulado ( ) arena= R ! $cum ! anterior+ Retenido()

C % = D60

D10

C c= D30

2

D10∗ D

60

Retenido ( )Grava=6,3927∗10−3∗318=2"03 gr

0= 100

15643=6,3927∗10−3

Pasante ( )Grava=100−2"03=97"97

Retenido $cumulado ( ) grava= R ! $cum! anterior+ Retenido()

Retenido $cumulado ( ) grava=0+2"03=2"03

Retenido ( )arena=0,1228∗75=14,55

} rsub {0} = {61"4} o!er {500} =0,1228¿


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Retenido $cumulado ( ) arena=38"60+9"21=47"81

( )grava= P"& ° 4=61"41

( ) $rena= P"& ° 4− P"& 200=61"4−9"21=52"19

( )grava= P"& ° 4=61"41

( ) ' = P"& ° 200=9"21

C % = 4"5

0"0928=48"44

C c= 0"54

2

4"5∗0"0928=069

Contenido de humedad

5antidad de 9gua)

$gua=tara suelo humedo−tarade suelo seco

$gua1=57"5−56"5

$gua1=1 gr

• 5antidad de suelo seco)

Suelo seco=tarade sueloseco−tara del envase

Suelo Seco1=56"5−27"7

Suelo Seco1=28"8 gr


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• 1umedad)

(umedad ( )= $gua

Sueloseco ) 100

(umedad ( )1=1

28"8 ) 100

(umedad ( )1=3"47

• Promedio de las 1umedades)

(umedad ( ) prom= (umedad

1+ (umedad

2

2

(umedad ( ) prom=3"47

+3"62

2

(umedad ( ) prom=3"55


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niversidad ;acional E-perimental del 8áchira+epartamento de >ngeniería 5ivil

@aboratorio de Aecánica de uelos.

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E@N)7io 8orbes

P7NS;+>+9+ &Ats()Picnómetro ;3)/

5apacidad Picnómetro cmT'%#cm

PEN Picnómetro &Drs( H=,2=Picnómetro V uelo eco &Drs( 2H',%

E; uelo eco &*o( &Drs( FH,'2#Picnómetro V 9gua

V uelo &*2(

&Drs(

F=,%'

Dr.Picnómetro V 9guaa 5apacidad 8otal

&*'( &Drs(,2

8emperatura de Ensayo 53 'Dravedad especifica

referida a temperatura deensayo &Ds(

',//$

Dravedad especificareferida a temperatura de

'#53 &Ds '#3(',//%=

Promedio)',///=+ensidad relativa de agua

y factor de conversión WRWpara varias temperaturas.

#,FFF

8emp3 5

+ensidad7elativa

Sactor R

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+ensidad7elativa

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@aboratorio de Aecánica de uelos

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@aboratorio de Aecánica de uelos

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RECO!END"CIONE#

0 7ealizar un muestreo de suelo más profundo en la zona para poder determinar con mejor e-actitud el tipo de material de que está formado elsuelo.

0 Para la aplicación del m!todo de humedad se debe cumplir con losdetalles de las normas 5NXE;>; 22'%0$$

0 El m!todo de ensayo para determinación cuantitativa de la distribución dede tama"os de las partículas de suelos por tamizado y sedimentacióntienen que cumplir con lo establecido con la ;8S )'0#2# &;N7A98]5;>59 SN;+N;N7A9 E@N +E8E7A>;95>Z; +E @95NAPN>5>Z; D79;@NAE87>59(.

0 @a balanza convienen que este bien calibrado al iniciar la práctica.


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CONC:U#IONE#

0 @a gravedad específica indica que el suelo es esta compuesto de arenasy gravas.

0 El peso por unidad de solido es la gravedad especifica por el pesoespecifico del agua este dada como resultado ',//$grJcm.

0 El color rojizo que tiene el suelo demuestra que hay presencia de o-idof!rrico deshidratado o hemetita.

0 El m!todo de ensayo para determinación cuantitativa de la distribución dede tama"os de las partículas, en este caso conviene hacer por tamizadodebido a que menos del %#O de las partículas son retenidas por el tamiz ?'##.

0 eg:n el coeficiente de uniformidad 5 y el coeficiente de curvatura 55 dela arena y la grava determinan que están bien graduadas.

0 El porcentaje pasante por los tamices revela que la cantidad de grava es/2.=2O, arena %'.2FO y porcentaje de fino F.'2, lo cual define al suelocomo gravoso arenoso muy fino

0 5omo el porcentaje de pasante por el tamiz n:mero '## es menor al 2#Oestá bien graduado.

0 @a muestra analizada tiene presencia de todos los tama"os.

0 eg:n 9918N, es un material granular por pasar %O o menos por lamalla ;3 '## y pertenece al grupo 9 ^20a.

0 eg:n ..5., es *05 arena bien graduadas con grava , arcillosa yun poco de finos

0 El contenido de humedad se determino a una temperatura de 22# 35,obteniendo como resultado una humedad promedio de .%% O, lo cualquiere decir que el suelo contiene una humedad muy baja, se puede decir que el suelo se encuentra parcialmente seco.

0 El suelo es no plástico.


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2ravedad especifica

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Informe 1 Suelos de humedad natural, gravedad específica, granulometría, limites de consistencia

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