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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
Ingeniería Civil MECÁNICA DE SUELOS 1
PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS
PERIODO LECTIVO
2012
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INTRODUCCIÓN Peso específico Suele llamarse peso específico al cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Para calcularlo se divide el peso del cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa.
Donde: = peso específico = peso de la sustancia = volumen que ocupa la sustancia = densidad de la sustancia = aceleración de la gravedad Para determinar este parámetro se utiliza un procedimiento donde prácticamente se igualen los volúmenes de agua y de suelo, mediante un matraz de volumen definido, quedando la ecuación expresada en función de los pesos, de la siguiente forma.
Donde:
Wfw= peso del picnómetro + agua. Wfsw= peso del picnómetro+ suelo + agua. El Procedimiento de prueba consiste en llenar un matraz cuyo volumen está bien definido mediante una marca de enrase, con agua destilada (Wfw), posteriormente llenar el mismo matraz con agua y 50gr. de suelo y agua destilada (Wfsw). A este matraz se le debe absorber el aire atrapado entre las partículas de suelo mediante una bomba de vacío. La diferencia de peso entre los dos matraces es el peso del agua desplazada por el suelo, siempre y cuando no haya variación en la temperatura del agua, lo que afectaría su densidad. Conocido el concepto de peso unitario, es claro que cualquier tipo de materia que ocupe un volumen en el espacio posea esta propiedad. El agua como materia fluida, en su estado natural y dadas sus características físicas tiene un peso unitario cuantificado conocido, la presencia
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natural del agua dentro de las diferentes fases del suelo, obliga a establecer una relación universal entre los pesos unitarios contenidos dentro de un material y el agua que hace parte de ella, de esta forma se da cabida al concepto de Peso Especifico (G). En consecuencia el peso específico de un agregado grueso corresponde a la relación entre su peso unitario y el peso unitario del agua. Como el peso especifico es un cociente (cantidad adimensional), no es otra cosa que la relación de dos pesos unitarios, entonces el fundamento de esta propiedad depende de su peso unitario; es preciso identificar ciertas características relacionadas con en el peso unitario que muestran indicios del comportamiento del agregado como parte de una estructura; el peso unitario está relacionado con la cantidad total de granos o partículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los vacios (en función de la humedad). Los suelos tienen partículas solidas entre las que hay huecos, y también tiene agua que llena estos huecos. Las partículas entran en contacto unas con otras en pequeñas superficies o mediante capas liquidas adsorbidas. Cuando las partículas están acomodadas uniformemente, dejando vacios entre ellas, y bajo fuerzas de compactación, las partículas solidas tienen un alto grado de acomodo (compacidad) y la capacidad de deformación bajo cargas. La anterior aplicación del peso especifico, se enmarca dentro de la mecánica de suelos cuando se habla de deformaciones en los materiales expuestos a fuerzas de compresión. La acción de fuerzas externas sobre una masa de suelo genera deformaciones, a esta interacción de partículas generada se le debe sumar el efecto producido por el agua. La homogeneidad de esta estructura trifásica (aire, agua y solido), es un factor determinante en la medición de los niveles de deformación.
OBJETIVOS: OBJETIVOS GENERALES: -
Determinar el peso específico de un material sólido.
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Analizar cómo se comportan los materiales de acuerdo a su peso específico así como la utilidad que puede tener esta propiedad.
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OBJETIVOS ESPECÍFICOS: -
Determinar mediante relaciones relaciones de peso de de sólido, recipiente y agua, agua, el peso unitario unitario de las partículas sólidas.
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Mediante la curva de calibración calibració n determinar la relación peso del picnómetro más agua vs. Temperatura.
EQUIPO Y MATERIAL: 1. Horno de secado de temperatura constante (110 °C) 2. Balanza de precisión, aproximación 0.01 g 3. Bomba de vacío. 4. Mezclador mecánico. 5. Picnómetros calibradores, 250 cm3. 6. Termómetro, aproximación 0.1°C. 7. Portapicnómetro 8. Pera de caucho que contiene agua. 9. Pipeta. 10. Embudo de plástico 11. Recipiente metálico. 12. Recipiente de vidrio. 13. Espátula y franela. 14. Periódico.
PROCEDIMIENTO: 1. Colocar aproximadamente aproximadament e 60g en el recipiente metálico metálic o y mezclar con agua hasta que no quede partículas grandes de suelo. 2. Transferir la pasta al vaso de vidrio y agregar agua, mezclar la suspensión durante 3 a 5 minutos en el mezclador mecánico. 3. Transferir la mezcla al picnómetro; esta operación se facilita mediante el embudo de plástico con ayuda de la pera de caucho.
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4. Aplicar vacío al picnómetro para extraer el aire no disuelto. El picnómetro debe agitarse suavemente para facilitar la expulsión del aire. 5. Agregar agua hasta 1 cm debajo de la marca. El agua debe escurrir lentamente lentame nte por el cuello, para evitar la formación de burbujas, esto se logra fácilmente con el uso del agua contenida en la pera de caucho. 6. Secar exteriormente el picnómetro, agregar agua hasta la marca usando la pipeta, secar interiormente el cuello del picnómetro arriba del menisco introduciendo un rollo de papel. Verificar que el menisco coincida con la marca de aforo. 7. Determinar el peso del picnómetro más sólidos y agua (WB), y registrar en el formulario LMS-2009-06. 8. Determinar la temperatura, introduciendo el termómetro hasta el centro de la suspensión. Verificar la uniformidad de la temperatura en otros puntos de la suspensión. 9. El peso de las partículas sólidas (Ws) se obtiene al final del ensayo, vertiendo el contenido del picnómetro en el plato metálico, enjuagando el picnómetro con agua para que no quede suelo en el interior, y secando al horno. 10. De la curva de calibración del picnómetro se obtiene el peso del picnómetro más agua hasta la marca de aforo (WA); a la temperatura (T°C) del ensayo.
CODIFICACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS:
CÁLCULOS TÍPICOS: DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS Proyecto: Izquieta Pérez Obra: Cimentación Localización: El Beaterio - Guamaní Muestra: 01 Prof. de: 3.50 a 4.00m
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DATOS:
(Corregido) (168.80 sin corrección)+ (206.44 Corrección por balanza)
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CONCLUSIONES: REFERENTES A LOS RESULTADOS 1. El peso específico solo es una variable que permite en los materiales identificar otras propiedades fundamentales aplicables, relacionadas con la cantidad de partículas del suelo en un volumen determinado. 2. El suelo fino tiende a mantener espacios de aire imperceptibles imperceptibl es que es necesario en el ensayo extraerlos mediante una bomba de succión. 3. El peso obtenido mediante la relación del gráfico Picnómetro más agua (WA) vs. Temperatura es un peso aparente obtenido mediante datos registrados en tablas por ese picnómetro (27).
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4. Podemos decir que las variaciones de las temperaturas pueden afectar en un grado muy alto los valores del peso específico de los sólidos de los suelos. 5. El aire atrapado en los suelos suelos p uede
influir en el resultado de
S,
por lo que es de gran
importancia utilizar la bomba de vacio para extraer todo el aire introducido. 6. La gráfica de la masa del frasco + agua vs. su su temperatura es una recta inclinada después de linealizar los puntos. 7. El peso unitario está relacionado con la cantidad total de granos o partículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los vacios (en función de la humedad). 8. El valor obtenido del Peso específico de las partículas sólidas según la Norma UNE 103302:1994 debe presentar valores entre 2,5 y 2,8 g/cm 3 ya que es el rango promedio en el Ecuador, y lo calculado en el laboratorio fue de 2,6 g/cm 3 es decir el valor es correcto. 9. Se pudo ver en la grafica (peso del picnómetro + agua vs temperatura) que forman una línea recta pero son inversamente proporcional.
REFERENTES A LA PRÁCTICA 1. El Peso específico de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos para una correcta aplicación en mecánica de suelos debido a que este valor interviene en la mayoría de cálculos. 2. En forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales mediante este tipo de ensayo. 3. El enfoque práctico que se le puede dar al ensayo del peso específico del suelo, está contenido en marcos conceptuales básicos que facilitan el entendimiento del comportamiento mecánico del suelo y para su correcta aplicación. 4. El peso específico de los sólidos tiene una aplicación en la ingeniería civil en el cálculo de la relación de vacios, con el cual con una serie de cálculos podemos predecir el peso unitario del suelo. 5. Para una obra civil es de vital importancia el conocimiento previo del peso unitario de las partículas sólidas, para conocer las prestancias y deficiencias que pudiera tener el suelo a ser usado como base de una estructura.
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6. Para suelos sin cohesión, o con partículas que no permitan el recorte de de una muestra representativa, deben aplicarse otras metodologías de ensayo.
RECOMENDACIONES: -
El ensayo debería realizarse realizar se bajo constante supervisión del profesor para una correcta aplicación.
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Utilizar dos picnómetros para de esta manera cerciorarnos cerciorar nos del resultado.
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Explicación detallada de los procedimientos procedimient os del ensayo para mantener un orden en el laboratorio.
BIBLIOGRAFÍA: Documentos bibliográficos: -
Ralph B. Peck - Walter E. Hanson - Thomas H. Thornburn
Ingeniería de Cimentaciones Editorial: LIMUSA S.A. - Noriega Editores. Edición: 1992 N°. Total de Páginas: 557 páginas. Páginas de Información: Pag.34 hasta Pag.37
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Ing. Carlos Crespo Villalaz
Mecánica de Suelos y Cimentaciones Editorial: LIMUSA S.A. Edición: 1979 N°. Total de Páginas: 565 páginas. Páginas de Información: Pag.26 hasta Pag.30
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Mariela Graciela Fratelli
Suelos, Fundaciones y Muros Editorial: BONALDE EDITORES Edición: 1993 N°. Total de Páginas: 569 páginas. Páginas de Información: Pag.15 hasta Pag.18
Documentos electrónicos: - http://www.construccion-civil.com/2011/06/peso-especifico-relativo-de-los-solidosdensidad-de-solidos.html -
http://www.mitecnologico.com/ic/Main/DeterminacionEnElLaboratorioDelPesoEspecifico RelativoDeSolidos
