2.2. PESO ESPECÍFICO R ELATIVO ELATIVO DE LOS SÓLIDOS
I NT RODU CCI ÓN s) se obtiene en la práctica como la relación entre el peso El peso específico de sólidos ( de los sólidos y el volumen de agua que desalojan a la temperatura ambiente. Al valor obtenido se le realiza una corrección por temperatura.
Las partículas gruesas contienen, generalmente, aire entrampado en poros impermeables, que sólo podrían eliminarse rompiendo las partículas en granos más finos. Por esto, el peso específico obtenido en esos casos es un peso específico de sólidos “aparente”. “aparente”. En la Mecánica de Suelos, generalmente interesa el peso específico aparente de las partículas integrales y por lo tanto las partículas que se usen no deben ser molidas o rotas. El peso específico de un suelo se expresa en unidades de peso sobre volumen, usualmente se emplea el peso específico relativo de los sólidos de un suelo que se obtiene como la relación entre el peso específico de la materia que constituye las partículas del suelo y el peso específico del agua destilada a 4°C. (G ). S S Algunos valores de G siguiente tabla: S promedios se incluyen en la siguiente
Tipo de Suelo
G S S
Arena
2.65 – 2.67 2.65 – 2.67
Arena limosa
2.67 – 2.67 – 2.70 2.70
Arcilla inorgánica
2.70 – 2.70 – 2.80 2.80
Suelos con micas o hierro
2.75 – 2.75 – 3.00 3.00
Suelos orgánicos
Variable, puede ser inferior a 2.00
SI GNI F I CADO Y USO USO La gravedad o peso específico relativo de los sólidos de un suelo es una característica relativamente fácil de calcular y por consiguiente es usual emplearla como una de las propiedades necesarias para p ara calcular las relaciones rela ciones de fase del aire, agua y sólidos en un volumen dado de dicho suelo. El valor de Gs interviene en la mayor parte de los cálculos de la Mecánica de Suelos y ocasionalmente sirve también con fines de clasificación. El término término “sólidos” o “partículas s ólidas” ólidas” se refiere refiere a partículas minerales que no son solubles en agua.
Peso Específico Relativo de los Sólidos 20
EQUIPOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: -
Picnómetros, con capacidad mínima de 100 mL, definida por una marca efectuada en el vidrio.
-
Balanzas, con sensibilidad de al menos el 0.1% de la masa del espécimen.
-
Horno, controlado por termostatos, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5°C.
-
-
Termómetros, capaces de medir el rango de temperaturas en el cual se va a desarrollar el ensayo y graduados a 0.5°C.
-
Bomba de Vacío, capaz de generar un vacío parcial de 100 mmHg (como mínimo 660 mmHg al nivel del mar)
-
Embudo, para facilitar el llenado de los picnómetros tanto con agua como con suelo.
Desecador, para conservar las muestras mientras se enfrían, luego de ser retiradas del horno y antes de ensayarlas, para evitar que absorban humedad del medio ambiente.
Peso Específico Relativo de los Sólidos 21
ESPECÍM EN ES DE EN SAYO El espécimen puede ser suelo secado al horno o suelo húmedo y debe ser representativo de la muestra a ensayar. En cualquiera de los dos casos, la masa mínima de suelo seco debe cumplir con la siguiente tabla:
Tamaño Máximo de las Partículas
Malla Estándar
Peso mínimo del espécimen
2 mm
# 10
20 gr
4.75 mm
#4
100 gr
PRECAUCIONES -
Debe tomarse siempre en cuenta que el espécimen a ensayar sea representativo de la muestra, de lo contrario el ensayo no tiene razón de ser.
-
Debe usarse siempre agua destilada para evitar la introducción de sustancias extrañas en la muestra.
-
Debe deairearse adecuadamente la muestra ya que la inadecuada deaireación de la mezcla suelo-agua es una de las principales fuentes de error que tiene este ensayo.
-
Al llenar el picnómetro debe alcanzarse exactamente la marca sin que queden residuos de agua y/o suelo por encima de ella.
-
El procedimiento debe realizarse simultáneamente en dos muestras del mismo suelo, en dos picnómetros diferentes a fin de poder comprobar los resultados. Si estos difieren en más de 2%, el ensayo debe repetirse.
PROCEDIMIENTO -
Determinar y registrar el peso de un picnómetro limpio y seco.
-
Pesar 65 gr de muestra, previamente secada en el horno.
-
Colocar la muestra dentro del picnómetro. Determinar y registrar la masa del picnómetro con la muestra de suelo seco.
-
Llenar el picnómetro con agua destilada hasta un nivel ligeramente superior al necesario para cubrir el suelo y remojar el espécimen durante unas 12 horas. (Para efectos de la práctica se remojará unos 20 minutos).
Peso Específico Relativo de los Sólidos 22
-
Transcurrido este tiempo, retirar el aire atrapado en el picnómetro empleando la bomba de vacío durante al menos 30 minutos. Mientras se está aplicando vacío debe agitarse ligeramente el picnómetro para facilitar la expulsión del aire.
-
Llenar el picnómetro justo hasta la marca con agua destilada a la temperatura ambiente. Realizar este paso cuidadosamente dejando que el agua escurra por las paredes del picnómetro a fin de evitar la formación de burbujas de aire.
-
Limpiar la parte exterior y los residuos que puedan haber quedado por encima de la marca. Determinar y registrar el peso del picnómetro lleno de suelo y agua.
-
Eliminar la muestra utilizada y limpiar el picnómetro.
-
Llenar el picnómetro con agua destilada hasta la marca e inspeccionarlo visualmente para asegurar que no existan burbujas de aire en el agua. Determinar y registrar la masa del picnómetro con agua.
-
Insertar un termómetro en el agua, determinar y registrar la temperatura aproximándola a 0.5°C.
CÁLCULOS -
Calcular el peso del espécimen seco:
W suelo seco W picnómetro -
suelo seco
W picnómetro
Calcular el volumen del suelo seco: Según el Principio de Arquímedes, el volumen de un cuerpo se puede determinar como el volumen de líquido desplazado al introducir dicho cuerpo en un recipiente
Peso Específico Relativo de los Sólidos 23
con líquido. Como a 4°C el peso específico del agua es igual a 1 gr/cm 3, su peso tiene el mismo valor numérico que su volumen, por lo tanto:
V suelo seco W suelo seco W picnómetro agua W picnómetro agua suelo seco -
Determinar la corrección por temperatura: Debido a que el peso específico del agua es diferente de 1 gr/cm 3 a temperaturas distintas a 4°C, debemos incluir un factor de corrección para considerar este efecto. La tabla que se muestra a continuación contiene valores de para distintas temperaturas, dentro del rango que se presentan usualmente en Lima. Para valores intermedios será necesario interpolar.
-
Temperatura (°C)
Peso Específico del agua (gr/cm3)
Factor de Corrección
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
0.99897 0.99880 0.99862 0.99843 0.99823 0.99802 0.99780 0.99757 0.99732 0.99707 0.99681 0.99654 0.99626 0.99597 0.99567
1.0007 1.0006 1.0004 1.0002 1.0000 0.9998 0.9996 0.9993 0.9991 0.9988 0.9986 0.9983 0.9980 0.9977 0.9974
Calcular el peso específico de los sólidos:
Gs
W suelo V suelo
seco seco
M UESTRAS EN L AS QUE SE PUEDE REAL I ZAR ESTE EN SAYO Este ensayo no requiere que el suelo conserve sus relaciones de fase, por consiguiente el requerimiento mínimo son muestras: : Muestra alterada en bolsa. M ab
Peso Específico Relativo de los Sólidos 24
RESULTADOS Mostrar los cálculos, las correcciones y el valor final de G S. Verificar si el resultado obtenido se encuentra dentro del rango esperado.
Peso Específico Relativo de los Sólidos 25
2.3. PESO ESPECÍFICO DEL SUELO
I NT RODUCCI ÓN La determinación del peso específico del suelo es un ensayo importante para el cálculo de las relaciones gravimétricas – volumétricas de los suelos cohesivos, y suele realizarse en todos los casos en que se disponga de muestras inalteradas, muchas veces como complemento de otros ensayos más complejos.
RESUM EN DE L ENSAYO El procedimiento de este ensayo es bastante simple y comprende las siguientes fas es: -
Preparación del espécimen de ensayo. Determinación del peso del espécimen. Medición de las características geométricas del espécimen. Cálculo del peso específico relativo del espécimen.
EQUIPOS Para este ensayo se emplea lo siguiente: -
Balanzas, con sensibilidad de al menos el 0.1% de la masa del espécimen.
-
Sujetador de muestras, para facilitar el tallado y fijar la altura y el diámetro requerido.
-
Vernier, sierra y herramientas varias.
Peso Específico del Suelo 26
ESPECÍM EN ES DE EN SAYO A partir de una muestra inalterada extraída in situ, debe prepararse un espécimen de aproximadamente 8 cm de altura y 3.5 cm de diámetro.
PRECAUCIONES -
Debe tomarse siempre en cuenta que el espécimen a ensayar sea representativo de la muestra, de lo contrario el ensayo no tiene razón de ser.
-
Debe procurarse que los especímenes tallados no tengan huecos de tamaño considerable y que las caras de ambos extremos sean paralelas entre sí y perpendiculares al eje del espécimen.
-
Debe evitarse en lo posible el manipuleo de la muestra, para evitar que ésta sufra daños, se altere o pierda humedad.
PROCEDIMIENTO -
Se proporcionará a los alumnos una muestra tallada, que deben tratar con mucho cuidado procurando no maltratarla ni manipularla excesivamente para no alterar sus condiciones.
-
Con ayuda del vernier tomar las dimensiones del espécimen (diámetro y altura) un par de veces para obtener valores promedio.
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Finalmente pesar el espécimen en la balanza electrónica y anotar todos estos resultados.
CÁLCULOS -
Calcular el volumen del espécimen a partir de las características geométricas obtenidas.
-
Calcular el peso específico del suelo en estado natural, que se obtiene dividiendo el peso del espécimen entre el volumen calculado en el punto anterior.
Nota: Los datos tomados en el presente laboratorio y el resultado de los cálculos realizados serán presentados en el siguiente formato.
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