GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SOLIDOS DEL SUELO

DEISY YOLIMA GONZALEZ VERA – 1094275013

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

INGENIERÍA CIVIL

PAMPLONA

2015

GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SOLIDOS DEL SUELO

PRESENTADO POR:

DEISY YOLIMA GONZALEZ VERA – 1094275013

PRESENTADO A:

ING. VICTOR HUGO VERJEL TARAZONA

MECÁNICA DE SUELOS I

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

INGENIERÍA CIVIL

PAMPLONA

2015

INTRODUCCIÓN

La Mecánica de Suelos es una ciencia empírica, basada en la experimentación, la cual nos facilita

ensayos y procedimientos para poder determinar las diferentes propiedades físicas y mecánicas de

un suelo. El presente informe muestra el procedimiento que realizamos para determinar la gravedad

específica de una muestra de suelo que es la relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos

a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma

temperatura.

En este informe se mostraran los parámetros y los pasos necesarios para llegar a obtener el valor de

la gravedad específica de la muestra, de gran enriquecimiento para nosotros el poder interactuar

con dicho análisis. Mostrar todos los procesos, desde el momento en que la muestra es tomada,

hasta la obtención del valor de dicha gravedad, Finalmente se adiciona al informe toda la

información fotográfica obtenida del ensayo en la parte de PROCEDIMIENTO.

OBJETIVOS

Obtener la gravedad específica de la masa de cualquier material compuesto por

partículas pequeñas cuya gravedad específica sea mayor que 1.00. Esta práctica es

aplicable específicamente a suelos y agregados finos (o arenas) como los utilizados en

mezclas de concreto y asfalto.

Estudiar el procedimiento para realizar la prueba y como llevarla a cabo de manera

correcta.

Reconocer la utilidad de este valor (gravedad específica) como parámetro para la

clasificación de suelos.

MARCO TEORICO

La gravedad específica de un suelo se toma como el valor promedio para granos del suelo, es

necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis del

hidrómetra y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad

específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo, algunos minerales de

hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílica.

La gravedad específica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del material en

cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Así, si se consideran solamente los

granos del suelo se obtiene la gravedad específica (Gs) como:

𝐺𝑠 =γmaterial

𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎 4°𝐶

Para calcular la gravedad específica:

Wb = peso del frasco volumétrico vacío (y seco).

Wbw = peso de la botella más agua destilada o agua común hasta la marca del frasco volumétrico.

Wbws= Colocar el peso de sólidos seco (Ws) en el frasco y nuevamente llenar el frasco hasta la

marca de volumen y pesarlo.

Si el agua no fuera desplazada dentro de la botella por los sólidos de suelo, cuando se le añade Ws

el peso total debería ser:

WT= Wbw + Ws

Si no se consideran un cambio en la densidad (ni en volumen) con la temperatura, la gravedad

específica es:

𝐺𝑠 =𝑊𝑠

Ww

Pues se involucran volúmenes iguales.

Es posible escribir lo anterior de la siguiente forma:

𝐺𝑠 =∝ Ws

Wbw + Ws − Wbws

Puede obtenerse un incremento pequeño en precisión si se tiene en cuenta el efecto de la

temperatura sobre la densidad del agua, donde α es la corrección de temperatura, se calcula

como:

∝=𝛾𝑇

γ20°C

y es la relación entre los pesos unitarios del agua a la temperatura T del ensayo y a 20ºC de

tal forma que el valor de Gs obtenido a la temperatura T (que será muy grande si T es mayor

que 20ºC) se reduce adecuadamente. Nótese que α es también Gw del agua a la temperatura

del ensayo T.

Los siguientes son valores típicos para el factor de corrección α:

T (°C) α Ɣbws ( g/cm³)

16 1.0007 0.99897

18 1.0004 0.99862

20 1.0000 0.99823

22 0.9996 0.99780

24 0.9991 0.99732

26 0.9986 0.99681

Valores típicos de Gs que pueden ser utilizados como guía para calibrar los resultados de ensayos

de laboratorio:

Tipo de Suelo Gs

Arena 2.65 – 2.67

Arena limosa 2.76 – 2.70

Arcilla inorgánica 2.70 – 2.80

Suelos con micas o hierro 2.80 – 3.00

MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS

MATERIAL GRÁFICA DESCRIPCIÓN

Frasco

volumétrico,

preferiblement

e de 250

ó 500 ml

Para medir volúmenes,

constituidos

por vidrio para permitir

la visualización del

líquido o líquidos que se

desea medir.

Mortero y

mano de

mortero o un

pulverizador

mecánico de

suelo.

Machacar distintos

materiales, en cerámica.

Bomba de

vacío o

aspirador para

producir

vacío

Extrae moléculas de gas

de un volumen sellado,

para crear

un vacío parcial.

Balanza con

sensibilidad de

0. 1 gm.

Instrumento que sirve

para medir la masa de

los objetos. Alta

precisión.

Balón aforado

de 500 ml

Se emplea para medir

un volumen exacto de

líquido en base a la

capacidad del propio

matraz y determina con

precisión cuándo el

líquido alcanza el

volumen indicado.

Termómetro

Instrumento de

medición de

temperatura.

Agua destilada

Sustancia cuya

composición se basa en

la unidad de

moléculas de H2O y ha

sido purificada

mediante destilación.

PROCEDIMIENTO

1. Mezclé 50 gramos de suelo seco al aire con agua en un recipiente durante 10 minutos hasta

formar una pasta cremosa.

2. Pesé el frasco volumétrico vacío y llené el frasco hasta la marca con agua desairada

teniendo cuidado de no introducir aire por agitación excesiva y al encontrarse el agua al

nivel de la marca volumétrica registré el peso Wbw y temperatura mientras el suelo se

encontraba en saturación.

3. Transferí el suelo saturado al frasco volumétrico y añadí suficiente agua con temperatura

estabilizada para completar la capacidad del frasco volumétrico.

4. Conecté el frasco a un ducto de vacío por un espacio de 8 minutos, agitando suavemente la

mezcla del recipiente.

5. Cuando el proceso de deaireamiento se terminó, añadí cuidadosamente agua hasta que la

base del menisco se encontrara exactamente en la marca del frasco volumétrico, realicé esta

operación con mucho cuidado para no reintroducir aire en el frasco sabiendo que el agua

utilizada debe provenir de un suministro deaireado y con temperatura estabilizada. Luego

sequé cuidadosamente el cuello del frasco por encima de la marca de calibración con un

pedazo de tela.

6. Pesé la botella y su contenido con una aproximación de 0.01 g (estimado) para obtener

Wbws y me aseguré de que la temperatura se encontrar dentro de 1ºC de la temperatura

utilizada para obtener Wbw.

7. Vacíe el contenido del frasco volumétrico en un recipiente para secarlo al horno.24 horas

después pesé el suelo secado al horno para obtener Ws.

RESULTADOS

CONCLUSIONES

1.1 VERIFICACIÓN DE OBJETIVOS:

En primera instancia y cumpliendo el objetivo general, se logró encontrar un valor que está

dentro de los rangos de aceptación de gravedad específica, esto para el suelo en estudio.

Al llevar a cabo el experimento por mi cuenta, logré apreciar y entender todo el

procedimiento para llevar a cabo el experimento de manera satisfactoria.

Por último de manera teórica se aprecia la importancia de obtener un valor correcto para

futuros ensayos u obtener valores físicos del suelo asociados a este.

1.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Ya obtenido el resultado de gravedad específica, cabe resaltar que es un valor que está

dentro del rango aceptable para este tipo de característica en un suelo (2,4<2,71<2,8).

Conociendo este valor se puede conocer la relación de vacíos de un suelo, es útil para

predecir el peso unitario del suelo y constituye un indicador en la clasificación de los

minerales del suelo; ya que a partir de este dato se puede dar una aproximación inicial del

tipo de suelo que es la muestra, pues observando los valores dentro de la tabla se puede

establecer que este es una arena. Información de suma importancia para un análisis

completo del suelo que servirá de base para una futura construcción.

1.3 LIMITACIONES:

La principal limitación en este experimento se encuentra el tiempo disponible para realizar

la prueba, ya que la remoción del aire de la muestra requiere mucho tiempo para llevarse a

cabo de manera completa.

1.4 FUENTES DE ERROR:

La principal fuente de error que ocurre durante el ensayo se debe a la mala extracción del

aire de la mezcla de suelo y agua. El agua contiene en condiciones normales pequeñas

cantidades de aire disuelto. En mayor cantidad, las partículas de suelo también contienen

aire, y si el aire no se remueve completamente de ambos materiales, el volumen de aire

produce disminución en el peso Ws, lo cual se convertiría en un menor valor de Gs.

1.5 APLICACIONES:

Como ya se ha mencionado, el conocer un valor correcto de la gravedad específica,

aseguraría también mejores (más acertados) resultados en los ensayos posteriores. Valores

que si van a ser necesarios para un análisis correcto del suelo.

1.6 RECOMENDACIONES:

Se puede mejorar la remoción de aire adecuada aplicando vacío y además (como indica la

norma) calentando por 10 minutos el picnómetro y luego dejar enfriar a temperatura

ambiente. De esta manera se aseguraría un mejor resultado en la prueba.

ANEXOS

Realizando tamizado a la muestra

de suelo para obtener un solo tipo

de suelo en este caso: arena.

Obtenemos una muestra de suelo

uniforme para llevar a cabo el

ensayo.

Pesando el frasco volumétrico de

500 ml.

Pesando el recipiente donde se

realizó la pasta de suelo con agua.

Pesando el frasco volumétrico + el

agua hasta la marca.

BIBLIOGRAFÍA

- NORMAS ASTM:

C127: MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA GRAVEDAD ESPECÍFICA Y

LA ABSORCIÓN DE AGREGADOS GRUESOS.

C670: PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR LOS ENUNCIADOS SOBRE

PRECISIÓN Y SESGO EN LOS MÉTODOS DE ENSAYO PARA MATERIALES DE

CONSTRUCCIÓN.

D2487: CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS.

D4753: ESPECIFICACIONES PARA EVALUAR, SELECCIONAR Y ESPECIFICAR

LAS BALANZAS Y BÁSCULAS PARA LOS ENSAYOS DE SUELOS Y ROCAS.

E1: ESPECIFICACIÓN DE TERMÓMETROS ASTM.

E12: TERMINOLOGÍA RELACIONADA CON LA DENSIDAD Y GRAVEDAD

ESPECIFICA DE SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES.

- NORMAS AASHTO.

MÉTODO DE ENSAYO AASHTO T100