Peso Especifico Relativo

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO Y DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS

Practica Nº2


2.1.- INTRODUCCION.-La gravedad especifica Gs, de un suelo se toma como el promedio para los granos del suelo. En el desarrollo de la práctica, se debe aclarar que la gravedad especifica de los sólidos en bastante mayor a la gravedad específica volumétrica.

El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del hidrómetro, y es útil para predecir el peso unitario de suelos, también este se utiliza en la clasificación de los minerales del suelo, por ejemplo los suelos con contenidos de hierro.

A continuación se presentan valores típicos de Gs que puedes ser utilizados como estándares para la conclusión y la discusión del trabajo.

Tipo de Suelo GsArena 2,65-2,67

Arena limosa 2,67-2,70

Arcilla inorgánica 2,70-2,80

Suelos con micas y hierro 2,75-3,00

Suelos Orgánicos menor a 2,0

2.2.- OBJETIVO GENERAL.-Determinar en laboratorio la gravedad especifica de las partículas sólidas de un suelo.

2.3.- PROCEDIMIENTO Y MATERIAL UTILIZADO.-

2.3.1.- MATERIAL.- Horno de secado de temperatura constante (105ºC ±5ºC ). Balanza de Precisión, aproximación de 0.01g. Baño maría. Bomba de vacío Picnómetros calibradores de 250 ml y 500ml. Termómetro con aproximación de 0.1ºC

Página 1AUXILIAR: UNIV. SAMUEL ADAM SOSSA LAYME GRUPO “B”



Pipeta Embudo Taras Paño absorbente.

2.3.2.- MUESTRA.- Tipo de Suelo Tamaño (tamiz) Cantidad [g]Cohesivo pasa #200 50No cohesivo pasa #20 - retiene #30 100

2.3.3.- CALIBRACION DEL PICNOMETRO.-

2.3.3.1.- PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO.- Lavar y secar cuidadosamente los picnómetros es recomendable lavarlo varias veces con agua,

luego dejarlos secar boca abajo, finalmente enjuagarlos con alcohol, tener mucho cuidado de no dejar partículas solidas en a paredes, finalmente registrarlos en el formulario CIV221-2012-02.

Llenar con agua destilada aproximadamente hasta 2/3 partes, luego dejar hervir por el tiempo de 10 min.

Dejar enfriar en baño maría hasta aproximadamente 40ºC. Manteniendo el volumen constante (es decir enrasar el agua hasta el menisco), tomar la

temperatura y el peso. Repetir este proceso a diferentes temperaturas, hasta llegar aproximadamente hasta los 15ºC.

Con los valores obtenidos construir la curva de calibración en el formulario CIV221-2012-02, y así hallar el peso del picnómetro y agua” Wba”, a la temperatura que se desea.

2.3.3.2.- PROCEDIMIENTO TEORICO.- También podrán realizarse los cálculos utilizando la siguiente formula:

W ba=W b+V b∗(1+ΔT∗ξ )∗(γw−γ a)

Wba = Peso del picnómetro más aguaWb = Peso del picnómetro limpio y secoVb = Volumen calibrado del picnómetro a la temperatura

ΔT = T-TcT = Temperatura a la cual se obtiene WbaTc = Temperatura de calibración del picnómetro

ξ = Coeficiente de expansión térmica del vidrio pyrex 0.1*10-4*ºC-1

γw= Peso unitario del agua a temperatura del ensayo.γ a = Peso unitario del aire a temperatura del ensayo a una atmosfera de presión (tomar como 0.0012g/cc)

Note ue el único dato necesario es el del peso del picnómetro limpio y seco.




2.3.4.- DETERMINACION DEL PESO ESPECÍFICO RELATIVO.- Es el cociente entre el peso de las partículas sólidas y el volumen de agua que desalojan. Esta temperatura está definida como 20ºC, es por eso que se añade un factor de correcion K a la formula que utilizaremos.

2.3.4.1.- PROCEDIMIENTO PARA SUELOS COHESIVOS.- De la muestra que pase el tamiz 200, colocar 50 gramos en una tara metálica, o pocillo de

porcelana, y añadir agua destilada hasta formar una pasta, luego trasferir a un vaso de precipitado. Mezclar por 4 o 5 minutos con un mezclador mecánico.

Tomar la mezcla, y vaciarla al picnómetro de 250ml con ayuda de un embudo y del chorro de agua destilada.

Existen dos métodos para la extracción del aire, el primero es haciendo hervir el agua juntamente con la partículas sólidas, el segundo es aplicado una bomba de vacíos (ver imágenes).

Para la aplicación del primer método debemos introducir la mezcla (los 50g de suelo cohesivo) en el picnómetro, llenar de agua hasta sus 2/3. Dejar el agua en ebullición por un tiempo de 10 minutos. Llenar aproximadamente hasta la línea de aforo y dejar enfriar en baño maría. Cuando la temperatura sea menos a 35ºC, aumentar agua hasta enrasar la línea de aforo, tomar la temperatura y el peso del picnómetro más agua más partículas sólidas “Wbas”, y con la temperatura podemos obtener de la curva de calibración el peso del picnómetro más agua “Wba”.

En el segundo método, se debe aplicar la bomba de vacíos por un tiempo de 5 a 10 minutos, tomar la temperatura, el peso del picnómetro más agua más partículas sólidas. La desventaja de este método es que la extracción de aire es menos efectiva que el anterior método.

Vaciar la muestra en una tara y secarla en un horno eléctrico. Tomar el peso seco. Es recomendable realizar dos veces este ensayo con fines comparativos y de verificación.

2.3.4.1.- PROCEDIMIENTO PARA SUELOS NO COHESIVOS.- De la muestra que pase el tamiz 20 y retiene el tamiz 30, tomar 100g, introducir al picnómetro

de 500ml, llenar de agua hasta sus 2/3 partes, aplicar un método de extracción de aire y continuar con los pasos indicados para un suelo cohesivo.




Lavado del picnómetro

Medicion de la temperatura y el peso.




Mezclado del suelo cohesivo Vaciado al picnómetro

Extracción del aire Vaciado a una tara

2.4.- CALCULOS.-

La gravedad específica está definida por:




Gs=γ sγw

=

W s

VW w

V

Asumiendo que los volúmenes son iguales

Gs=W s

W w

Ahora hallamos el peso del agua desplazado por las partículas sólidas temperatura ensayo “W w ' .

Diagrama en la calibración Diagrama en la determinación del Gs.

W w' =W ba−W bas+W s

Reemplazando, y multiplicando por un factor de corrección o densidad relativa del agua a 20ºC tenemos.

Gs=W s

W ba−W bas+W s

∗k

Dónde:

k=γ Tγ20 ºC

La relación del mayor y el menor valor de Gs, no debe superar el 1%




K, podemos obtener de la siguiente tabla.


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