PESO ESPECIFICO RELATIVO DE LOS SÓLIDOS (DENSIDAD DE SÓLIDOS) Objetivo: a. Determinar la densidad de una arena y/o un suelo fino (dado que es el mismo procedimiento para ambos suelos), empleando para ello un matraz de fondo plano, con su correspondiente curva de calibración. b. Determinar la densidad y la absorción en una grava de río y en una caliza triturada. Definición: La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos. Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3. Aplicación : El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos relacionados con la Mecánica de suelos, en forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales. Una de las aplicaciones mas comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo. Equipo y material que se utiliza: o Matraz aforado a 500 ml. o Balanza con aproximación al 0.1 gr. o Termómetro o Embudo o Probeta de 500 ml. de capacidad o Pizeta o gotero o Pipeta o Bomba de vacíos o Horno o estufa o Franela o papel absorberte o Curva de calibración del matraz o Canastilla o Charola de aluminio o Espátula o Cristal de reloj
Procedimiento: 4.1 Para la determinación de la densidad de arena y finos; 1. Se seca el suelo en estudio al horno, se deja enfriar y se pesa una cantidad de material entre 50 y 100 grs. (Ws). 2. Se vierte agua al matraz hasta la mitad de la parte curva, se vacían los sólidos empleando para esto un embudo y en la parte inferior del matraz se coloca un fólder, por si se cae algo de material pueda ser recogido posteriormente y vaciado al matraz. 3. Se extrae el aire atrapado en el suelo, empleado la bomba de vacíos; el material con el agua se agita sobre su eje longitudinal, se conecta a la bomba de vacíos por 30 seg. 4. Se repite el paso anterior unas 5 veces. 5. Se completa la capacidad del matraz con agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca (500 ml). 6. Se pesa el matraz + agua + sólidos (Wmws). 7. Se toma la temperatura de la suspensión, con esta, se entra a la curva de calibración del matraz y se obtiene el peso del matraz + agua hasta la marca de aforo (Wmw). 8. Se sustituyen los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la densidad:
donde: Ss = Peso específico de los sólidos.
PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION DE ARENAS
OBJETIVO: Determinar el peso específico de las arenas aplicando el principio de Arquímedes, y la absorción misma. El peso especifico es un dato que se necesita para calcular el volumen que ocupan las arenas en el concreto. La absorción se utiliza para hacer correcciones en el peso de las arenas, por humedad que tienen estas.
DEFINICION: Peso Especifico: Es la relación del peso de una muestra de arena en Esss ( estado saturado superficialmente seco )y el volumen de agua que desaloja al ser sumergido en un liquido.
Donde: P.E.= Peso Especifico de la arena en Esss,…. en Kg./m3 WaEsss= Peso de la arena en Esss,….en Kgs. Vd= Volumen desalojado,…. En cm3.
EQUIPO UTILIZADO 1.- Un matraz aforado de 500 ml. de capacidad, con su curva de calibración. 2.- Una estufa de gas. 3.- Una pizeta de plástico. 4.- Un embudo. 5.- Un termómetro de 0.5 ªC de sensibilidad. 6.- Un vaso de aluminio. 7.- Un cono truncado. 8.- Un pizon de 340 gr. de peso. 9.- Una balanza de 1/10 de gr. de sensibilidad. 10.- Charolas. 11.- Una mesa con cubierta no absorbente (aluminio) 12.- Malla No. 100 y No. 4. 13.- Franela. 14.- 1 Tinita. 15.- Espátula.
PREPARACION DE LA MUESTRA 1.- Del terreno de donde probablemente se vayan a utilizar los agregados, en una charola grande, se trae una cantidad aproximada de 45 a 50 Kg. de material. 2.- Se pone a secar el material directamente sobre los rayos del sol extendido en una banqueta de concreto, o bien en un horno eléctrico. 3.- Mediante cuarteos se obtiene aproximadamente 3 Kg. de arena y se dejan sumergidas en el agua durante 24 hrs. para que se saturen. 4.- Se toma aproximadamente 1 Kg. de arena sobresaturada y se coloca en una charola No. 100, lavándose manualmente bajo el chorro de agua de la llave para eliminarle las impurezas. Se efectúa esta operación hasta que el agua este limpia. 5.-De la malla se vacían las arenas sobresaturadas a una charola de fierro para ponerse a secar en la estufa. Se remueve constantemente para que se vaya secando de una manera uniforme. 6.- Al estar removiendo la arena comienzan a aparecer partículas blanquizcas, esas nos dan un inicio de que el material ya esta entrando en la condición de Esss., En este momento se baja el recipiente con la arena de la estufa vaciándola en una superficie no absorbente para continuar el removido hasta que el material se enfrié. 7.- Se llena el cono truncado de arena, se compacta ligeramente dejando caer el pizon 25 veces repartidos en 3 capas, se enrasa el material y se levanta el cono verticalmente. Si la arena conserva la finura del cono, nos indica que el material todavía esta sobresaturada. 8.- Se vuelve a calentar el material para que siga perdiendo humedad y se repite el proceso desde el inciso anterior. 9.- Si al retirar verticalmente el cono sin girarlo, la arena baja ligeramente sobre los taludes, en ese momento se considera que esta en Esss, y se pierde la figura por completo el material se ha secado demasiado, por lo que se debe iniciar el proceso nuevamente con otra muestra. 10.- Para determinar el peso específico ( P.E. )de la arena, rápidamente se tomaran 250 gr. de arena y se introducen al matraz aforado. 11.- Para determinar la absorción, rápidamente se pesan 450 gr. de arena en Esss y se depositan en un vaso de aluminio para ponerse en el horno durante 24 hrs.
PROCEDIMIENTO Y CÁLCULO Para Determinar el Peso Especifico 1.- Se vierte agua al matraz con arena llevando el nivel a unos 6 cm. debajo de la marca de aforo. 2.- Tomando firmemente al matraz con las dos manos y dándole pequeños giros de forma inclinada, se sacan las burbujas de aire atrapado entre las partículas de arena. Esta operación se repite hasta que se observe que ya no salen burbujas de aire. 3.- Con la ayuda de una pizeta con agua se bajan las partículas adheridas en el interior del cuello del matraz, aumentando el nivel de agua aproximadamente hasta la marca de aforo. 4.- Con el papel absorbente se saca la espuma que se formo al dar pequeños giros. 5.- Se coloca al matraz una manguera de la bomba de vacío para que con este equipo se termine de sacar el aire atrapado que pueda tener, lo anterior se puede hacer determinado tiempo de tal manera que con una lupa se alcance a observar que ya no sale pequeñas burbujas. 6.- Con el termómetro se toma la temperatura en el fondo, en medio y en la parte superior del matraz, se obtiene la temperatura en ªC. 7.- Si la diferencia entre temperatura máxima y la mínima es mayor de 0.5 ªC, se le da pequeños giros e inclinaciones al matraz, procurando que no vuelva a agarrar aire. 8.- Cuando la diferencia entre temperatura sea la máxima y mínima es menor de 0.5 ªC, se saca el promedio de ellos para obtener la temperatura media, se obtiene:
9.- Con la pizeta o pipeta se vierte agua procurando que el menisco formado en el cuello del matraz coincida con la marca de aforo. 10.- Se tómale peso del matraz con la arena en Esss y el agua, obteniéndose: WmWaEsss= Peso de la muestra con el agua y arena en Esss. 11.- El valor de la temperatura media tm, se localizan en la curva de calibración del matraz y se obtiene de ahí el peso del matraz con 500 ml. De agua a esta temperatura. Wmw= Peso del matraz con agua,…. En grs. 12.- Con el Wmw, WaEsss y el WmWaEsss, se calcula el volumen desalojado en la siguiente formula: Vd = ( Wmw + Waseca – WmWaEsss ) / δo
Donde: Wmw = Peso del matraz con 500ml. de agua,….. en grs. WaEsss = Peso de la muestra de arena en Esss,…500 grs. WmWaEsss = Peso del matraz con agua y arena Esss. δo = Peso especifico del agua destilada Kg. / cm3 = 1000 Kg./cm3 a 4ªC y al nivel del mar. 13.- Se calcula el peso especifico empleando la formula indicada en definiciones.
Para Determinar la Absorción 1.- Se saca la muestra de arena del horno y se pone a enfriar en el aire. 2.- Se toma el peso de la arena seca, se obtiene, Waseca,… en gr. 3.- Se calcula la absorción con la formula correspondiente. DENSIDAD Temp. prom. = WaEsss = WaEsss D = ----------- = Vd WaEsss + Wmw - WmWaEsss Vd =--------------------------------------- = 1 Wa Esss - Waseca Absorción = ( ------------------------ ) * 100 = Waseca
CALIBRACION DEL MATRAZ
1.- Se pone a calentar agua para calibrar el matraz. 2.- Se llena el matraz hasta la marca de aforo con agua helada para que al momento de que el agua este hirviendo poder introducir el matraz unos 5 seg., secarlo , pesarlo y tomar la temperatura pero tenemos que tomar las lecturas hasta 45ªC. para que acontinuacion pasemos a graficar la curva de calibración del matraz ( Wmw),…. En gr.
INSTITUTO TECNOLOGICO DE TIJUANA
MATERIA: Mecanica de suelos
TRABAJO: Determinación en el laboratorio del peso espesifico relativo de solidos (suelos finos y arenas)
PROFESOR: Gonzalez Gutierrez Rafael
ALUMNO: Mendoza Camacho Jose Angel
GRUPO: 3IC4 B
Lunes 24 de octubre del 2011
