Un Volumen de Arcilla de 105,03 cm3 pesa 143 gramos en estado natural y en estado seco pesa 111,3 gramos. Si la gravedad especifica es de 2,7 , Calcular la humedad natural, la relación de vacíos y el peso unitario seco del material.
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
2.1. Introducción
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la líquida y la gaseosa. La fase sólida son
las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa sólida adsorbida1
); la líquida por el agua (libre),
aunque en el suelo pueden existir otros líquidos de menor significación; la fase gaseosa comprende
sobre todo el aire, pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhídrido carbónico,
etc.).
Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv), mientras que la
fase solida constituye el volumen de sólidos (Vs).
Se dice que un suelo está totalmente
saturado cuando todos sus vacíos
están ocupados por agua. Un suelo
en tal circunstancia consta, como
caso particular de solo dos fases, la
sólida y la líquida.
Es importante considerar las
características morfológicas de un
conjunto de partículas sólidas, en un
medio fluido: eso es el suelo.
Las relaciones entre las diferentes
fases constitutivas del suelo (fases
sólida, líquida y gaseosa), permiten
avanzar sobre el análisis de la distribución de las partículas por tamaños y sobre el grado de plasticidad
del conjunto.
En los laboratorios de mecánica de suelos se determina fácilmente el peso de la muestra húmeda, el
peso de la muestra secada al horno, el volumen de la muestra y la gravedad específica de las partículas
que conforman el suelo, entre otras.
Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la Mecánica de Suelos para
determinar la masa de un suelo, la magnitud de los esfuerzos aplicados al suelo por un cimiento y los
empujes sobre estructuras de contención.
La relación entre las fases, la granulometría y los límites de Atterberg se utilizan para clasificar los
suelos, permitiendo, además estimar su comportamiento.
1 Agua adsorbida: La que se encuentra en una masa de suelo o roca, íntimamente ligada a las partículas sólidas por efecto de las fuerzas electroquímicas, y cuyas propiedades pueden diferir de las propiedades del agua en los poros a la misma presión y temperatura, debido a la alteración de
la distribución molecular. El agua adsorbida no puede ser removida por calentamiento a 110°C. (Geotecnia, diccionario básico, Fabián Hoyos
Patiño. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Medellín, 2001).
Gaseosa
Líquida
Sólida
Aire
Agua
Sólidos
S
W
A
Fase sólida: Fragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgánicos.
Fase líquida: Agua, sales, bases y ácidos disueltos, incluso hielo.
Fase gaseosa: Aire, gases, vapor de agua.
Figura 2.1. Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases.
Relaciones gravimétricas y volumétricas del suelo Gromecánica. Capítulo 2
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Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto, y eso entra en la
modelación con dos parámetros, e y (relación de vacíos y porosidad), y con la relación de fases.
El agua adherida a la superficie de las partículas o “agua adsorbida” se considera como de la fase sólida.
En la fase líquida se considera el agua libre que se puede extraer por calentamiento a temperatura de
105 °C cuando, después de 18 o 24 horas, el peso
del suelo no disminuye más y permanece
constante.
2.2. Fases, volúmenes y pesos
En el modelo de fases, se separan volúmenes (V) y
pesos (W) así: Volumen total (VT), volumen de
vacíos (VV), que corresponde al espacio no ocupado
por los sólidos; volumen de sólidos (VS), volumen
de aire (VA) y volumen de agua (VW). Luego
VT
VV
VS (2.1)
y
VV
VA
VW (2.2)
En los pesos (que son diferentes a las masas), el peso del aire se desprecia, por lo que WA = 0. El peso
total del espécimen o de la muestra (WT) es igual a la suma del peso de los sólidos (WS) más el peso del
agua (WW); esto es
WT
WS
WW (2.3)
2.3. Relaciones de volumen: , e, DR, S, CA
2.3.1. Porosidad .
Es una relación, expresada como un porcentaje, entre: a) el volumen de espacios vacíos de un suelo, y b)
el volumen total de la muestra. O sea es la probabilidad de encontrar vacíos en el volumen total. Por eso
0 < < 100% (se expresa en %). En un sólido perfecto = 0; en el suelo 0 y 100%.
*100(%) (2.4)
T
V
V
V
VT
VV
VA
VS
VW
Volúmenes
WA
WW
WS
WT
Pesos
A
W
S
Figura 2.2 Esquema de una muestra de suelo, para la
indicación de los símbolos usados: V volumen y W peso
Relaciones gravimétricas y volumétricas del suelo Gromecánica. Capítulo 2
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2.3.2. Relación de vacíos e.
Es una relación entre: a) el volumen
de espacios vacíos, y b) el volumen
de las partículas sólidas en una masa
de suelo. Su valor puede ser menor a
1, y puede alcanzar valores muy
altos.