PRÁCTICA N°1: ENSAYO DE PERFORACIÓN Y HUMEDAD

PRÁCTICA N°1: ENSAYO DE PERFORACIÓN Y HUMEDAD

Universidad de Cartagena

Andrés David Durán Ariza a, Raúl Antonio Martínez Ballestas a, Mauricio Andrés Mercado Imitola a

Rubén Dario Aguilar Collazo b

RESUMEN

Características del suelo como la humedad o la cantidad de arena que contiene, son de gran importancia en distintos campos de estudio, dando a conocer propiedades mecánicas y físicas del suelo mismo. En el presente informe se presentan los resultados de un estudio geotécnico realizado en el barrio Los Calamares en la ciudad de Cartagena, Bolívar. Mediante una exploración directa, con la ejecución de dos apiques realizados en el sector y tras realizar procesos de secado y con método de determinación rápida de Borselli del contenido de arena, arcilla y limo presente en el suelo, se llega a que ambos suelos contienen entre un 45% y un 65% de arena, con contenidos de humedad que oscilan entre el 20% y el 25%.

Palabras clave: humedad, arena, suelo, secado.

DRILLING TEST AND MOISTURE ABSTRACT

Soil characteristics such as moisture or the amount of sand it contains are of great importance in different fields of study, revealing mechanical and physical properties of the soil itself. The present report presents the results of a geotechnical study carried out in the Los Calamares neighbourhood in the city of Cartagena, Bolívar. By means of a direct exploration, with the execution of two apics carried out in the sector and after carrying out drying processes and with method of rapid determination of Borselli of the content of sand, clay and silt present in the soil, both soils contain between 45% and 65% sand, with moisture content ranging from 20% to 25%.

Keywords: moisture, sand, soil, drying.

INTRODUCCIÓN

Entre los primeros pasos para la realización de una obra, está el estudio del suelo que caracteriza la zona de la obra misma, desde el punto de vista de la Geotecnia existen muchos factores a evaluar y a tener en cuenta, no solo para diseñar la estructura o vía con base en sus propiedades físicas y mecánicas, sino que también, por ejemplo, para evaluar si el suelo puede ser utilizado como material de relleno en la misma obra de ser necesario, evitando así gastos en transporte de material desde grandes distancias.

Factores como la humedad y contenido de arena, arcilla y limo, resultan de gran importancia en el estudio del suelo, factores que estudiaremos en el presente informe, interpretando los resultados obtenidos tras la utilización del método de Borselli para la determinación rápida del contenido, y de los procesos de secado por los cuales fueron pasadas las cuatro muestras recolectadas en cada apique a 30 cm y a 100 cm de profundidad.

OBJETIVOS

General

Identificar el tipo de suelo recolectado en cada apique realizado y sus respectivos porcentajes de humedad a las distintas muestras recolectadas a distintas profundidades.

Específicos

- Realizar un estudio preliminar de la zona con material teórico disponible para la identificación del suelo recolectado.

- Determinar los porcentajes de humedad para cada una de las cuatro muestras recolectadas.

- Analizar los resultados obtenidos en cada uno de los procesos llevados a cabo.

1. MARCO TEÓRICO

El suelo es la capa superficial de la tierra y contiene solidos como minerales, materiales orgánicos e inorgánicos y poros para la circulación del agua y aire. En ingeniería para la planificación, diseño y construcción de obras civiles resulta muy importante un estudio del suelo sobre el que se va a construir para conocer el estado del suelo y todas sus propiedades mecánicas y físicas.

En el estado natural de un suelo se distinguen tres fases que la conforman, la sólida, la líquida y la gaseosa. La primera está formada por las partículas minerales del suelo, la fase líquida compuesta por el agua y la fase gaseosa por el aire. La fase líquida y gaseosa conforman el volumen de vacíos (Vv) y la fase sólida comprende el volumen de sólidos (Vs), ambos volúmenes constituyen el volumen total (V).

Figura 1: (a) Perfil del suelo en estado natural;

(b) tres fases del suelo. Tomado de: Fundamentos de ingeniería geotécnica – Braja

M. Das.

Considerando el peso del aire como insignificante, el peso total de una muestra sería:

𝑊 = 𝑊𝑠 + 𝑊𝑤 (1)

Donde:

Ws = peso de sólidos del suelo

Ww = peso del agua

Todas estos términos de volúmenes y pesos son esenciales ya que nos permiten determinar las principales propiedades o relaciones de volumen y peso en un suelo, como lo son la gravedad específica, peso unitario y contenido de humedad, esta última propiedad física del suelo es de gran utilidad e importancia, pues el comportamiento y resistencia de los suelos (como cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica, etc.) son afectados directamente por la cantidad de agua que contienen (en especial los suelos con textura más fina).

La humedad natural o contenido de humedad

(w) es la relación en porcentaje entre el peso del agua o peso húmedo (Ww) contenido en un suelo con respecto al peso de los sólidos o pesos seco (Ws), así:

𝑤 = 𝑊 − 𝑊𝑠 ∗ 100 = 𝑊𝑤 ∗ 100 (2)

Imagen: Herramientas. Fuente: propia.

𝑊𝑠 𝑊𝑠

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1. HERRAMIENTAS Y MATERIALES

 1 paladraga

 1 barra de acero

 1 pala

 1 pico

 3 pares de guantes

 1 nevera cava

 4 bolsas plásticas

 1 rollo de aluminio

 1 marcador

 1 flexómetro

 1 balanza

 Estufa

 1 taza de aluminio

 2 bandejas de aluminio

 1 sartén

 2 espátulas

 Regla

Imagen: Materiales. Fuente: propia.

2.2. METODOLOGÍA

Proceso de secado y determinación de contenido de humedad

- Se seleccionan dos zonas apartadas entre sí por lo menos por 200 metros para realizar un apique en cada zona en donde se tomarán muestras para un estudio preliminar del suelo y determinación del contenido de humedad en ellas.

- Estando en las zonas se comienza a realizar un apique en el cual a la profundidad de 30cm se tomará una muestra de al menos 200gr, dicha muestra se envuelve en aluminio,

se ubica dentro de una bolsa, se rotula la bolsa para identificar la muestra y se guarda dentro

muestra, se determina el contenido de humedad usando la ecuación (2).

de la cava, todo esto para mantener la humedad de la muestra.

- Luego a una profundidad de 100cm se toma otra muestra mayor a 300gr el cual se guardará

𝑤 =

𝑊 − 𝑊𝑠 ∗ 100 =

𝑊𝑠

𝑊𝑤 ∗ 100 (2)

𝑊𝑠

de igual forma como se hizo con la primera muestra.

- Para poder determinar el contenido de humedad en las muestras es necesario tomar los pesos húmedos (W) de cada muestra, para ello se usa una balanza, en la cual se ubica encima una taza de aluminio para poner la muestra, se gradúa la balanza con la taza vacía encima para que el peso mostrado esté en cero y así al colocar la muestra dentro de la taza, el peso marcado sea el peso neto de la muestra.

- Se procede a sacar de la cava la muestra tomada a los 30cm del apique, y se coloca en la balanza de poco a poco la muestra hasta que haya un total de 200gr, esta será la muestra a utilizar. Se deposita la muestra a usar en una sartén para poner a secar en una estufa a fuego lento-intermedio, encima de la muestra en la sartén se colocan tiras de papel para ver cómo se mueve debido al vapor de agua, cuando ya no se mueva quiere decir que la muestra ya está seca. Se deja reposar 10-15min y se vuelve a pesar para obtener y anotar el peso seco o de los sólidos (Ws) de esa muestra.

- Luego tomando fuera de la cava la muestra tomada a los 100cm del apique, se divide la muestra en dos partes, para la primera parte se debe tener 200gr y el resto de la muestra tomada será la segunda parte.

- Con la primera parte se realiza el proceso de secado tal cual se hizo con la muestra a utilizar a los 30cm de profundidad. La segunda parte de la muestra será para realizar un ensayo de determinación rápida del contenido de arena, arcilla y limo.

- Ya con los datos de los pesos húmedos usados (W) y el peso seco (Ws) en cada

Ensayo de determinación rápida del contenido de arena, arcilla y limo.

- Esta muestra se pone en una bandeja para un proceso de secado parcial, es decir, secado al sol durante alrededor de 3 horas.

- Después se toma un puñado de la muestra y se desmenuzará con las espátulas, luego se añade poco a poco agua, amasándola simultáneamente con una espátula hasta llegar al punto de adherencia o pegasidad (sin exceso de agua).

- Con las manos se intenta hacer un churro de 3mm de diámetro, si se consigue hacer el cilindro anterior, se intenta reducir su diámetro a 1mm, si se puede crear este cilindro se trata de formar un círculo con el cilindro de 3mm y 10cm de longitud, si se logra esto último entonces se intenta formar un anillo con el cilindro de 1mm, y si se pudo hacer el anillo correctamente, se deja secar para luego ya seco, romperlo.

3. RESULTADOS

El

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