Mecanica de suelos i eslage (15 16)

Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco

Determinación de la gravedad específica de los suelos y del llenante mineral

INV E -128Objetivo:Este método de ensayo se utiliza para determinar la gravedad específica de los suelos y del llenantemineral (filler) por medio de un picnómetro.

Definición:Gravedad específica.- 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.


AclaraciónCuando el suelo está compuesto solo de partículas mayores que el tamiz de 4.75 mm (No.4), se deberá seguir el método de ensayo para determinar la Gravedad Específica y la Absorción del Agregado Grueso, norma INV E-223. Cuando el suelo está compuesto por partículas mayores y menores que el tamiz de 4.75 mm (No.4), se utilizará el método de ensayo correspondiente a cada porción (normas INV E-222 e INV E-223). El valor de gravedad específica para el suelo será el promedioponderado de los dos valores así obtenidos.

Cuando el valor de la gravedad específica sea utilizado en cálculos relacionados con la porción hidrométrica del Análisis Granulométrico de Suelos (norma INV E-124), la gravedad específica se debe determinar de la porción de suelo que pasa el tamiz de 2.00 mm (No.10), de acuerdo con el método que se describe en la presente Norma.

21

4.%4.%100

GNotamizetenidoR

GNotamizPasa

G promedioa

+=


• Equipo:- Picnómetro con tapón o un frasco volumétrico con una capacidad mínima de 250ml.- Equipo para extraer el aire atrapado, que puede ser una bomba de vacío, capaz de producir un vacío parcial de 100mm de mercurio (Hg.) o menos de presión absoluta, o un reverbero o mechero Bunsen, capaz de mantener una temperatura suficiente para hervir agua- Horno, Balanzas, Pipeta, termómetro, desecador, Caja aislante, embudo, tubo para llenar el picnómetro- Tamiz de 4.75 mm (No.4).


Calibración del picnometro

Wf (0.01g), con tapón (0.001g)

Equilibrio por tres horas de temperatura en recipiente aislante. La temperatura de equilibrio debe estar dentro de los 4˚C de la temperatura ambiente y entre 15 y 30˚C.

Wa (0.01g), con tapón (0.001g)

Se toma la temperarura (0.1 °C)


Calibración del picnómetro

Ti

fTi

wWWa

Vpδ−

= wδ

( ) ffTiTi

TxTx WWWa

ww

Wa +−×=δδ

Donde:Wa = Masa del picnómetro más agua a la temperatura de

calibración, gWf = Masa promedio del picnómetro seco, g

= Densidad del agua a la temperatura de calibración, g/ml (Tabla)

Ti = Temperatura de calibración, ºC

wδ

Donde:Wa Tx = Masa del picnómetro más el agua a una temperatura x dada, g

Tx = Densidad del agua a una temperatura t x dada (g/ml). Tabla 1;

Luego:


Temperatura (ºC)

Densidad (g/ml)*

Coeficiente de Temperatura

(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)15 0 .9 991 1.00 09 16 0 .9 989 5 1.0 0074 17 0 .9 9878 1.0 0057 18 0 .998 6 1.00 03 9

0 .1 0 .99 90 9 1.00 08 8 0 .1 0 .99 89 3 1.0 0072 0 .1 0 .9 9876 1.0 0055 0 .1 0 .9 9858 1.0 003 7

0 .2 0 .9 990 7 1.0 008 7 0 .2 0 .9 989 1 1.000 71 0 .2 0 .9 9874 1.0 0054 0 .2 0 .9 9856 1.0 003 5

0 .3 0 .99 90 6 1.0 008 5 0 .3 0 .99 89 1.00 08 9 0 .3 0 .9 9872 1.0 0052 0 .3 0 .9 9854 1.00 03 4

0 .4 0 .99 90 4 1.00 08 4 0 .4 0 .99 88 8 1.0 006 7 0 .4 0 .9 98 71 1.00 05 0 .4 0 .9 9852 1.00 03 2

0 .5 0 .99 90 2 1.00 08 2 0 .5 0 .99 88 6 1.00 06 6 0 .5 0 .99 86 9 1.00 04 8 0 .5 0 .998 5 1.00 03

0 .6 0 .9 990 1 1.00 08 0 .6 0 .9 988 5 1.00 06 4 0 .6 0 .9 986 7 1.0 004 7 0 .6 0 .99 848 1.00 02 8

0 .7 0 .99 89 9 1.0 0079 0 .7 0 .99 88 3 1.00 06 2 0 .7 0 .9 986 5 1.0 004 5 0 .7 0 .9 984 7 1.00 02 6

0 .8 0 .99 89 8 1.0 0077 0 .8 0 .9 988 1 1.0 006 1 0 .8 0 .99 86 3 1.00 04 3 0 .8 0 .9 984 5 1.00 02 4

0 .9 0 .99 89 6 1.0 0076 0 .9 0 .9 9879 1.0 0059 0 .9 0 .99 86 2 1.0 004 1 0 .9 0 .99 843 1.00 02 2

19 0 .9 984 1 1.00 02 20 0 .9 982 1 1 21 0 .9 9799 0 .9 99 79 22 0 .9 9777 0 .9 99 57

0 .1 0 .99 83 9 1.0 0018 0 .1 0 .9 9819 0 .9 999 8 0 .1 0 .9 9797 0 .9 99 77 0 .1 0 .9 9775 0 .9 99 54

0 .2 0 .9 983 7 1.0 0016 0 .2 0 .9 9816 0 .9 999 6 0 .2 0 .9 9795 0 .9 99 74 0 .2 0 .9 9773 0 .9 99 52

0 .3 0 .9 983 5 1.0 0014 0 .3 0 .9 9814 0 .9 999 4 0 .3 0 .9 9793 0 .9 99 72 0 .3 0 .99 77 0 .99 95

0 .4 0 .99 83 3 1.0 0012 0 .4 0 .9 9812 0 .9 999 2 0 .4 0 .9 979 1 0 .99 97 0 .4 0 .9 9768 0 .9 99 47

0 .5 0 .9 983 1 1.0 001 0 .5 0 .99 81 0 .9 999 0 .5 0 .9 9789 0 .9 996 8 0 .5 0 .9 9766 0 .9 99 45

0 .6 0 .99 82 9 1.00 00 8 0 .6 0 .99 80 8 0 .999 87 0 .6 0 .9 9786 0 .9 996 6 0 .6 0 .9 9764 0 .9 994 3

0 .7 0 .9 982 7 1.00 00 6 0 .7 0 .99 80 6 0 .999 85 0 .7 0 .9 9784 0 .9 996 3 0 .7 0 .9 976 1 0 .99 94

0 .8 0 .9 982 5 1.00 00 4 0 .8 0 .99 80 4 0 .9 998 3 0 .8 0 .9 9782 0 .9 99 61 0 .8 0 .9 9759 0 .9 993 8

0 .9 0 .99 82 3 1.00 00 2 0 .9 0 .99 80 2 0 .999 81 0 .9 0 .99 78 0 .9 99 59 0 .9 0 .9 9756 0 .9 993 6

23 0 .9 9754 0 .9 993 3 24 0 .99 73 0 .9 990 9 25 0 .9 9705 0 .9 988 4 26 0 .9 9679 0 .9 98 58

0 .1 0 .9 9752 0 .999 31 0 .1 0 .9 972 7 0 .999 07 0 .1 0 .9 9702 0 .9 98 81 0 .1 0 .9 9676 0 .9 98 55

0 .2 0 .9 974 9 0 .9 992 9 0 .2 0 .9 972 5 0 .9 990 4 0 .2 0 .997 0 .9 98 79 0 .2 0 .9 9673 0 .9 98 52

0 .3 0 .9 974 7 0 .9 992 6 0 .3 0 .9 972 3 0 .9 990 2 0 .3 0 .9 969 7 0 .9 98 76 0 .3 0 .9 96 71 0 .99 85

0 .4 0 .9 974 5 0 .9 992 4 0 .4 0 .99 72 0 .9 989 9 0 .4 0 .99 69 4 0 .9 98 74 0 .4 0 .99 666 0 .9 98 47

0 .5 0 .9 974 2 0 .999 21 0 .5 0 .9 9717 0 .998 97 0 .5 0 .99 69 2 0 .99 871 0 .5 0 .9 966 5 0 .9 984 4

0 .6 0 .99 74 0 .999 19 0 .6 0 .9 9715 0 .9 989 4 0 .6 0 .99 68 9 0 .9 986 8 0 .6 0 .99 663 0 .9 984 2

0 .7 0 .9 973 7 0 .99 917 0 .7 0 .9 9712 0 .9 989 2 0 .7 0 .9 968 7 0 .9 986 6 0 .7 0 .996 6 0 .9 983 9

0 .8 0 .9 973 5 0 .999 14 0 .8 0 .99 71 0 .9 988 9 0 .8 0 .99 69 4 0 .9 98 73 0 .8 0 .9 9657 0 .9 983 6

0 .9 0 .9 973 2 0 .999 12 0 .9 0 .9 870 7 0 .998 87 0 .9 0 .9 968 1 0 .99 86 0 .9 0 .9 9654 0 .9 983 3

27 0 .9 9652 0 .998 31 28 0 .99 62 4 0 .9 980 3 29 0 .9 9595 0 .9 9774 30 0 .9 9585 0 .9 974 4

0 .1 0 .99 64 9 0 .9 962 8 0 .1 0 .9 962 1 0 .998 0 .1 0 .9 9592 0 .99 771 0 .1 0 .9 9562 0 .99 741

0 .2 0 .99 64 6 0 .998 25 0 .2 0 .9 9618 0 .9979 7 0 .2 0 .9 9589 0 .9 976 8 0 .2 0 .9 9559 0 .9 973 8

0 .3 0 .99 64 3 0 .9 982 2 0 .3 0 .9 96 15 0 .9979 4 0 .3 0 .9 9586 0 .9 976 5 0 .3 0 .9 9556 0 .9 973 5

0 .4 0 .9 964 1 0 .9 982 0 .4 0 .9 9612 0 .99 791 0 .4 0 .9 9583 0 .9 976 2 0 .4 0 .9 9553 0 .9 973 2

0 .5 0 .99 63 8 0 .99 817 0 .5 0 .99 60 9 0 .9978 8 0 .5 0 .99 58 0 .9 9759 0 .5 0 .99 55 0 .9 972 9

0 .6 0 .9 963 5 0 .998 14 0 .6 0 .9 960 7 0 .9978 5 0 .6 0 .9 9577 0 .9 9756 0 .6 0 .9 9547 0 .9 972 6

0 .7 0 .99 63 2 0 .99 811 0 .7 0 .99 60 4 0 .9978 3 0 .7 0 .9 9574 0 .9 9753 0 .7 0 .9 9544 0 .9 972 3

0 .8 0 .99 62 9 0 .9 980 8 0 .8 0 .9 960 1 0 .9 978 0 .8 0 .9 9571 0 .9 975 0 .8 0 .9 954 1 0 .99 72

0 .9 0 .9 962 7 0 .9 980 6 0 .9 0 .9 959 8 0 .99 777 0 .9 0 .9 9568 0 .9 974 7 0 .9 0 .9 9538 0 .99 716


dwti (g/ml) = 19° C Wf (g) Tx (°C) dwtx

(g/ml)WaTi (g) =

19° C WaTx (g)

0.99841 45.40 15.0 0.9991 544.61 544.9550.99841 45.40 16.0 0.99895 544.61 544.8800.99841 45.40 17.0 0.99878 544.61 544.7950.99841 45.40 22.0 0.99777 544.61 544.2900.99841 45.40 23.0 0.99754 544.61 544.1750.99841 45.40 24.0 0.9973 544.61 544.055

544.000544.100544.200544.300544.400544.500544.600544.700544.800544.900545.000545.100

14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

Tx (°C)

WaT

x (g

)


La muestra de suelo se puede ensayar con su humedad natural, o puede secarse al horno; sin embargo, algunos suelos, principalmente aquellos que tienen un alto contenido de materia orgánica, son muy difíciles de rehumedecer después de que se han secado al horno.

Preparación de la muestra


Tipo de suelo

Masa seca del especímen (g), usando un picnómetro

de 250 ml

Masa seca del especímen (g), usando un picnómetro

de 500 mlSP, SP-SM 60 ± 10 100 ± 10SP-SC, SM, SC 45 ± 10 75 ± 10Limo o Arcilla 35 ± 5 50 ± 10

Tamaño de la muestra. La muestra de ensayo compuesta por partículas menores de 4.75 mm debe tener un tamaño mínimo, de acuerdo con tabla siguiente.

Cuando el valor de la gravedad específica va a ser empleado en cálculos relacionados con el análisis granulométrico por hidrómetro (norma INV E-124), deberá determinarse para la fracción de suelo que va a ser usada en el análisis por hidrómetro o para otros fines ,generalmente la porción pasante del tamiz No.200


Procedimiento de ensayoAgua destilada y desaireada

En algunos casos, puede ser necesario el empleo de otros líquidos, como el Kerosene, para el análisis de suelos que contienen sales solubles en agua. Si el ensayo se realiza con algún líquido distinto al agua destilada, el picnómetro se deberá calibrar utilizando el mismo líquido.


Desaireación:

- Por calor la operación de debe realizar durante, por lo menos, 2 horas después de que la lechada comience a hervir.

- Por Bomba de vacío, el picnómetro se debe agitar continuamente bajo vacío por lo menos por dos horas. El vacío debe permanecer relativamente constante y ser suficiente para causar burbujas al comienzo del proceso de aspiración de aire.


Si se usa una combinación de calor y vacío los picnómetros se pueden colocar en un baño de agua tibia (a no más de 40˚C) durante la aplicación del vacío. El nivel de agua en el baño debe estar ligeramente por debajo del nivel de agua en el picnómetro. La duración de la combinación de vacío y calor debe ser por lo menos de una hora, después de que comienza el hervor. La lechada debe agitarse cuanto sea necesario para evitar que el suelo se seque y se pegue al picnómetro.


Llenado y enrase del picnómetro

Se mide y anota la masa del picnómetro con suelo y agua, (Wb), con una aproximación de 0.01g, usando la misma balanza utilizada para la calibración del picnómetro.


Determinación de la temperatura del Picnómetro(aproximación a 0.1˚C, Tx)


Determinación de la masa del suelo seco. Se determina la masa de un recipiente con una aproximación de 0.01g. Se transfiere la lechada de suelo al recipiente. Es imperativo transferir la totalidad del suelo. Se puede añadir agua para lavar completamente el picnómetro. Se seca el espécimen hasta obtener una masa constante en un horno a 110 ± 5˚C y se enfría en un desecador. Si el recipiente puede cerrarse de manera que el suelo no pueda absorber agua durante el enfriamiento, no se requerirá el desecador. Se mide la masa seca de los sólidos de suelo más el recipiente con aproximación a 0.01g, usando la misma balanza utilizada en las anteriores determinaciones de masa. La masa seca del suelo será Ws .


Calculos

WaWbWsKWsGs C −+

×=º20

Donde:

K = Factor de corrección basado en la densidad del agua a 20°C, para expresar la gravedad específica a 20°C, K=(δwTx/δw20˚C). Ver Tabla.Wa = Masa del picnómetro más agua a la temperatura del ensayo de gravedad específica (tx), en gramos.Ws = Masa del suelo seco (g) y Wb = Masa del picnómetro + agua + suelo (g), a la temperatura de ensayo.


Temperatura (ºC)

Densidad (g/ml)*


(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)Temperatura

(ºC)Densidad

(g/ml)*


(K)15 0 .9 991 1.00 09 16 0 .9 989 5 1.0 0074 17 0 .9 9878 1.0 0057 18 0 .998 6 1.00 03 9

0 .1 0 .99 90 9 1.00 08 8 0 .1 0 .99 89 3 1.0 0072 0 .1 0 .9 9876 1.0 0055 0 .1 0 .9 9858 1.0 003 7

0 .2 0 .9 990 7 1.0 008 7 0 .2 0 .9 989 1 1.000 71 0 .2 0 .9 9874 1.0 0054 0 .2 0 .9 9856 1.0 003 5

0 .3 0 .99 90 6 1.0 008 5 0 .3 0 .99 89 1.00 08 9 0 .3 0 .9 9872 1.0 0052 0 .3 0 .9 9854 1.00 03 4

0 .4 0 .99 90 4 1.00 08 4 0 .4 0 .99 88 8 1.0 006 7 0 .4 0 .9 98 71 1.00 05 0 .4 0 .9 9852 1.00 03 2

0 .5 0 .99 90 2 1.00 08 2 0 .5 0 .99 88 6 1.00 06 6 0 .5 0 .99 86 9 1.00 04 8 0 .5 0 .998 5 1.00 03

0 .6 0 .9 990 1 1.00 08 0 .6 0 .9 988 5 1.00 06 4 0 .6 0 .9 986 7 1.0 004 7 0 .6 0 .99 848 1.00 02 8

0 .7 0 .99 89 9 1.0 0079 0 .7 0 .99 88 3 1.00 06 2 0 .7 0 .9 986 5 1.0 004 5 0 .7 0 .9 984 7 1.00 02 6

0 .8 0 .99 89 8 1.0 0077 0 .8 0 .9 988 1 1.0 006 1 0 .8 0 .99 86 3 1.00 04 3 0 .8 0 .9 984 5 1.00 02 4

0 .9 0 .99 89 6 1.0 0076 0 .9 0 .9 9879 1.0 0059 0 .9 0 .99 86 2 1.0 004 1 0 .9 0 .99 843 1.00 02 2

19 0 .9 984 1 1.00 02 20 0 .9 982 1 1 21 0 .9 9799 0 .9 99 79 22 0 .9 9777 0 .9 99 57

0 .1 0 .99 83 9 1.0 0018 0 .1 0 .9 9819 0 .9 999 8 0 .1 0 .9 9797 0 .9 99 77 0 .1 0 .9 9775 0 .9 99 54

0 .2 0 .9 983 7 1.0 0016 0 .2 0 .9 9816 0 .9 999 6 0 .2 0 .9 9795 0 .9 99 74 0 .2 0 .9 9773 0 .9 99 52

0 .3 0 .9 983 5 1.0 0014 0 .3 0 .9 9814 0 .9 999 4 0 .3 0 .9 9793 0 .9 99 72 0 .3 0 .99 77 0 .99 95

0 .4 0 .99 83 3 1.0 0012 0 .4 0 .9 9812 0 .9 999 2 0 .4 0 .9 979 1 0 .99 97 0 .4 0 .9 9768 0 .9 99 47

0 .5 0 .9 983 1 1.0 001 0 .5 0 .99 81 0 .9 999 0 .5 0 .9 9789 0 .9 996 8 0 .5 0 .9 9766 0 .9 99 45

0 .6 0 .99 82 9 1.00 00 8 0 .6 0 .99 80 8 0 .999 87 0 .6 0 .9 9786 0 .9 996 6 0 .6 0 .9 9764 0 .9 994 3

0 .7 0 .9 982 7 1.00 00 6 0 .7 0 .99 80 6 0 .999 85 0 .7 0 .9 9784 0 .9 996 3 0 .7 0 .9 976 1 0 .99 94

0 .8 0 .9 982 5 1.00 00 4 0 .8 0 .99 80 4 0 .9 998 3 0 .8 0 .9 9782 0 .9 99 61 0 .8 0 .9 9759 0 .9 993 8

0 .9 0 .99 82 3 1.00 00 2 0 .9 0 .99 80 2 0 .999 81 0 .9 0 .99 78 0 .9 99 59 0 .9 0 .9 9756 0 .9 993 6

23 0 .9 9754 0 .9 993 3 24 0 .99 73 0 .9 990 9 25 0 .9 9705 0 .9 988 4 26 0 .9 9679 0 .9 98 58

0 .1 0 .9 9752 0 .999 31 0 .1 0 .9 972 7 0 .999 07 0 .1 0 .9 9702 0 .9 98 81 0 .1 0 .9 9676 0 .9 98 55

0 .2 0 .9 974 9 0 .9 992 9 0 .2 0 .9 972 5 0 .9 990 4 0 .2 0 .997 0 .9 98 79 0 .2 0 .9 9673 0 .9 98 52

0 .3 0 .9 974 7 0 .9 992 6 0 .3 0 .9 972 3 0 .9 990 2 0 .3 0 .9 969 7 0 .9 98 76 0 .3 0 .9 96 71 0 .99 85

0 .4 0 .9 974 5 0 .9 992 4 0 .4 0 .99 72 0 .9 989 9 0 .4 0 .99 69 4 0 .9 98 74 0 .4 0 .99 666 0 .9 98 47

0 .5 0 .9 974 2 0 .999 21 0 .5 0 .9 9717 0 .998 97 0 .5 0 .99 69 2 0 .99 871 0 .5 0 .9 966 5 0 .9 984 4

0 .6 0 .99 74 0 .999 19 0 .6 0 .9 9715 0 .9 989 4 0 .6 0 .99 68 9 0 .9 986 8 0 .6 0 .99 663 0 .9 984 2

0 .7 0 .9 973 7 0 .99 917 0 .7 0 .9 9712 0 .9 989 2 0 .7 0 .9 968 7 0 .9 986 6 0 .7 0 .996 6 0 .9 983 9

0 .8 0 .9 973 5 0 .999 14 0 .8 0 .99 71 0 .9 988 9 0 .8 0 .99 69 4 0 .9 98 73 0 .8 0 .9 9657 0 .9 983 6

0 .9 0 .9 973 2 0 .999 12 0 .9 0 .9 870 7 0 .998 87 0 .9 0 .9 968 1 0 .99 86 0 .9 0 .9 9654 0 .9 983 3

27 0 .9 9652 0 .998 31 28 0 .99 62 4 0 .9 980 3 29 0 .9 9595 0 .9 9774 30 0 .9 9585 0 .9 974 4

0 .1 0 .99 64 9 0 .9 962 8 0 .1 0 .9 962 1 0 .998 0 .1 0 .9 9592 0 .99 771 0 .1 0 .9 9562 0 .99 741

0 .2 0 .99 64 6 0 .998 25 0 .2 0 .9 9618 0 .9979 7 0 .2 0 .9 9589 0 .9 976 8 0 .2 0 .9 9559 0 .9 973 8

0 .3 0 .99 64 3 0 .9 982 2 0 .3 0 .9 96 15 0 .9979 4 0 .3 0 .9 9586 0 .9 976 5 0 .3 0 .9 9556 0 .9 973 5

0 .4 0 .9 964 1 0 .9 982 0 .4 0 .9 9612 0 .99 791 0 .4 0 .9 9583 0 .9 976 2 0 .4 0 .9 9553 0 .9 973 2

0 .5 0 .99 63 8 0 .99 817 0 .5 0 .99 60 9 0 .9978 8 0 .5 0 .99 58 0 .9 9759 0 .5 0 .99 55 0 .9 972 9

0 .6 0 .9 963 5 0 .998 14 0 .6 0 .9 960 7 0 .9978 5 0 .6 0 .9 9577 0 .9 9756 0 .6 0 .9 9547 0 .9 972 6

0 .7 0 .99 63 2 0 .99 811 0 .7 0 .99 60 4 0 .9978 3 0 .7 0 .9 9574 0 .9 9753 0 .7 0 .9 9544 0 .9 972 3

0 .8 0 .99 62 9 0 .9 980 8 0 .8 0 .9 960 1 0 .9 978 0 .8 0 .9 9571 0 .9 975 0 .8 0 .9 954 1 0 .99 72

0 .9 0 .9 962 7 0 .9 980 6 0 .9 0 .9 959 8 0 .99 777 0 .9 0 .9 9568 0 .9 974 7 0 .9 0 .9 9538 0 .99 716


Ejercicio ensayo de Gravedad especifica INV E-128


Práctica relaciones volumetricas y gravimetricas (No es un ensayo)

Objetivo: El estudiante conceptualize y experimente con las relaciones volumtricas y gravimetricas vistas en clase.Definiciones:Relaciones volumétricas: relación volumen a volumen.Relaciones gravimétrica: relación peso a peso.


Composición del sueloPráctica relaciones volumetricas y gravimetricas

Fase Gaseosa

Fase Liquida

Fase Solida

Vacios en el suelo (de solidos)

Párticulas del suelo (Granos y láminas)

Masa del suelo (m [g,Kg]), Peso del suelo (W=m.a [N,KN]), {Wd (dry), Wm (moisture), Wsat (saturated)}, Peso de solidos (Ws), Peso del agua (Ww).

Volumen del suelo (cm3,m3), Vv(Volumen vacios), Vs (Volumen de solidos),Vw (Volumen de agua),Va (Volumen de aire)


Ecuaciones básicasRelaciones de fases

WaWsW +=VvVsV +=VaVwVv +=

= 33 ,

cmg

mkg

vmρ

= 33 ,

cmN

mKN

VWγ

g.ργ =wsGsγγ

=


EcuacionesRelaciones de fases

= 3mKN

VsWssγ

= 3mKN

VWsdγ

= 3mKN

VWmγ

= 3mKN

VWsatsatγ

VVvn = Vs

Vve =

WsWww =

VvVw

wwSr ==max

swewγγ

=max

100.(%)WsWww =


Equipo:


Procedimiento:El recipiente se debe tarar en peso y volumen (Pvaso, Vvaso=Vtotal), la tara en volumen con peso de agua y temperatura

Se obtiene el peso seco de los solidos (Ws)


Se obtiene el peso de los vacios, que estan totalmente saturados con agua, se toma la temperatura del agua para transformar pesos en volumes


Ejercicio relaciones volumetricas y gravimetricas


Práctica masas unitarias o pesos unitarios (ASTM D 2937-71)

• Objetivo: Determinar el peso unitario que posee el suelo en su estado natural (in situ), con su humedad natural o en su estado seco, siendo estas caracteristicas importantes para su estudio y diseño.

• Definición: Peso unitario: Es la cantidad de peso que existe por unidad de volumen de una estructura de suelo.

• Muestra: Deberá ser inalterada


Composición del sueloPráctica relaciones volumetricas y gravimetricas

Fase Gaseosa

Fase Liquida

Fase Solida

Vacios en el suelo (de solidos)

Párticulas del suelo (Granos y láminas)

Masa del suelo (m [g,Kg]), Peso del suelo (W=m.a [N,KN]), {Wd (dry), Wm (moisture), Wsat (saturated)}, Peso de solidos (Ws), Peso del agua (Ww).

Volumen del suelo (cm3,m3), Vv(Volumen vacios), Vs (Volumen de solidos),Vw (Volumen de agua),Va (Volumen de aire)


Ecuaciones básicasRelaciones de fases

= 33 ,

cmg

mkg

vmρ

= 33 ,

cmN

mKN

VWγ

= 3mKN

VsWssγ

= 3mKN

VWs

dγ

= 3mKN

VW

mγ

= 3mKN

VWsat

satγ

100.(%)WsWww =

)1( wm

d +=

γγ

WsWww =

)1( wdm += γγ


Equipo:


Preparación de la muestra (método geometrico):


Método geometrico

- La muestra debe ser muy regular, en su forma.

- Se obtiene el peso de la muestra con su humedad natural. (Se obtendra un testigo de muestra para obtenerla)


Se toman las dimensiones de la muestra, tres diametros (tomadas en las tres divisiones internas resultantes de dividir la muestra imaginariamente en cuatro partes) y tres alturas, separadas 120° cada una

120°

Con las medidas obtenemos el volumen


Método Físico por desplazamiento

Se obtiene el peso de la muestra con su humedad natural. (Se obtendra un testigo de muestra para obtenerla)

Se coloca la muestra en un recipiente de volumen conocido (ej: Beaker 500 cc)


Se deberá colocar en una probeta el mismo volumen del recipiente anterior de pero con agua. Se empieza a llenar el Beaker


El volumen de la muestra irregular es el que queda en la probeta

Se obtiene el volumen de la muestra por desplazamiento


Se verifica que la muestra es impermeable y que no fue afectada por la inmersión volviendola a pesar, la diferencia con su peso inicial no debe diferir en más de 2g .


Tipos de muestras


Se obtiene el peso de la muestra con su humedad natural. (Se obtendra un testigo de muestra para obtenerla)

Método Físico por desplazamiento, utilizando parafina


Se parafina la muestra, y se vuelve a pesar para obtener el peso de la parafina adherida, el peso unitario de la parafina es de 9.2 KN/m3

(0.92 g/cm3), con esto podemos encontrar el vomuen adherido


Se realiza un procedimiento analogo al anterior


o uno por desplazamiento dentro de la probeta, para encontrar el volumen de la muestra mas parafina, habrá que quitar la de la parafina para encontrar el volumen de la muestra.


Ecuaciones

= 3mKN

VWsdγ

= 3mKN

VWmγ Ws

Www = 100.(%)WsWww =

Con los pesos y volumenes encontrados encontramos las masas y pesos uniatrios.


Ejercicio relaciones masas unitarias o pesos unitarios


Determinación de la masa unitaria máxima y mínima para el cálculo de la

densidad relativa INV E-136Objetivo: Este método tiene por objeto especificar el procedimiento que se deberá seguir para determina la masa unitaria mínima y la masa unitaria máxima de una arena seca, no cementada, que pase en su totalidad por el tamiz No 4 (4.76 mm) y que no contenga más de un 10% del material que pase por el tamiz No. 200 (0.075 mm).


DefinicionesMasa unitaria mínima o peso unitario mínimo seco (ρdmín o γdmín). - Se define como aquella que se obtiene con este método de ensayo, en el que se trata de evitar tanto la segregación como el apelmazamiento de las partículas de la arena y que esta asociada al grado más suelto de compactación o acomodo del suelo.Relación de vacíos máxima (emáx). - Es la relación de vacíos de referencia, asociada a la masa unitaria mínima.Masa unitaria máxima o peso unitario máximo (ρdmáx o γdmáx). – Se define como aquella que alcanza la arena cuando se la compacta en estado seco con una energía por unidad de volumen de 5500 J/dm3, y que esta asociada al grado más denso de compactación o acomodo del suelo.Relación de vacíos mínima(emín). - Es la relación de vacíos de referencia, asociada a la masa unitaria máxima.Densidad relativa (Dr(%)). - Es la relación expresada como un porcentaje, de la diferencia entre la máxima relación de vacíos y cualquier relación de vacíos característica de los suelos, que permiten drenaje libre o que son no cohesivos, con respecto a la diferencia. entre la máxima relación de vacíos y la mínima relación de vacíosÍndice de masa unitaria o índice de peso unitario. (Id) - Es la relación expresada como un porcentaje, de la diferencia entre cualquier masa unitaria o peso unitario característico de los suelos, que permiten drenaje libre o que son no cohesivos, y la mínima masa unitaria o peso unitario de este mismo, con respecto a la diferencia entre la máxima masa unitaria o peso unitario y la mínima masa unitaria o peso unitario.


Equipo:


Un martillo con un pistón de 4.54 kg ± 0.01 kg y una altura de caída controlada de 457 mm ± 2 mm, accionada a mano o mediante un compactador mecánico. La base plana sobre la que ha de golpear el pistón del martillo, que será solidaria con la varilla de guía de la maza, tendrá 98,4 mm de diámetro, y espesor 12,7 mm, similar al utilizado en la noma de ensayo I.N.V. E – 748, “Resistencia de mezclas bituminosas empleando el aparatoMarshall”.


Un molde de 102 mm (4") con una capacidad de 943 ± 8 cm3 (1/30 pie3) con un diámetro interior de 101.6 ± 0.406 mm (4 ±0.016") y una altura de 116.43 ± 0.127 mm (4.584 ± 0.005"), con su respectivo collar de extensión


Calibración del molde

• En la determinación de las dos masas o pesos unitarios, máximo y mínimo, se deberá obtener el volumen real del recipiente (V) en cm3, mediante tres medidas de su altura y diámetro con un calibrador, o mediante un método que se considera mejor; consiste en llenar el molde completamente con agua y enrasar con una placa de vidrio, luego de esto tomar el peso de agua que queda dentro del molde, se deberá tomar la temperatura de esta, y se multiplicará el valor del peso del agua obtenido por el valor del volumen del agua por gramo de acuerdo a la temperatura leída.

Temperatura (°C)Volumen de agua por

gramo (cm3/g)15 1.000916 1.0010617 1.0012218 1.001419 1.0012920 1.001821 1.0020122 1.0022323 1.0024624 1.0027125 1.0029626 1.0032227 1.003528 1.0037829 1.0040730 1.00437


Procedimiento emáx:


Se enrasa y se obtiene el peso de los solidos


Procedimiento emín:


Se compactará la muestra en el molde con el collar de extensión en cinco capas aproximadamente iguales, aplicando a cada una de las capas 50 golpes del martillo desde la altura ya indicada. La última tongada compactada entrará unos 10 mm en el collar de extensión. Durante la compactación se deberá colocar el molde sobre una base solida de concreto cuya masa no sea inferior a 90 Kg., para que no amortigüe los golpes


La última tongada compactada entrará unos 10 mm en el collar de extensión


Se enrasa y se obtiene el peso de los solidos


Calculos

100.(%)mínmáx

máx

eeee

Dr−−

= 100.)()(

(%)dmíndmáxd

dmínddmáxDrρρρρρρ

−−

=

100.)()(

(%)dmíndmáxd

dmínddmáxDrγγγγγγ

−−

=

100.(%)dmíndmáx

dmínddI ρρ

ρρ−−

= 100.(%)dmíndmáx

dmínddI γγ

γγ−−

=

= 33 ,

cmg

mkg

vmρ

= 33 ,

cmN

mKN

VWγ


Ejercicio determinación de la masa unitaria máxima y mínima

para el cálculo de la densidad relativa


Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de suelo, roca y mezclas de

suelo-agregado INV E – 122Objetivo:Este método cubre la determinación de laboratorio del contenido de agua (humedad) de suelo, roca, y mezclas de suelo-agregado por peso.Definición:El contenido de agua del material se define como la relación, expresada en porcentaje, entre la masa de agua que llena los poros o "agua libre", en una masa de material, y la masa de las partículas sólidas de material.

WsWww = 100.(%)

WsWww =


Equipo• Horno – controlado termostáticamente, preferiblemente de tiro

forzado y que mantenga una temperatura uniforme de 110 ± 5°C (230 ± 9°F) en toda la cámara de secado.

• Balanzas – que tengan una precisión de ± 0.01 g para muestras que tengan una masa de 200 g o menos; y ± 0.1 g para muestras que tengan una masa por encima de 200g.

• Recipientes – Vasijas apropiadas hechas de un material resistente a la corrosión y a cambios en su masa al ser sometidas a repetidos calentamientos y enfriamientos y a operaciones de limpieza.Para muestras con masa menor o próxima a 200 g, se usarán recipientes con tapas de cierre hermético; mientras que para muestras de masa mayor que 200 g se usarán recipientes sin tapa. Se necesita un recipiente para cada determinación del contenido de agua.


Muestra• Se debera garantizar que la muestra sea representativa y adecuadamente tomada.• Las muestras que estén almacenadas, antes del ensayo, en recipientes no

corrosivos y herméticos, se deben mantener a una temperatura entre 3 y 30°C y en un área en la cual no tengan contacto directo con la luz solar (cuarto oscuro). Las muestras alteradas que se encuentren en otros recipientes deberán ser almacenadas de manera de prevenir o minimizar la condensación de humedad en las paredes internas de los recipientes.

• La determinación del contenido de agua se deberá hacer tan pronto como sea posible después de la preparación de la muestra, especialmente si se usan recipientes potencialmente oxidables (como tubos de acero de pared delgada, latas de pintura, etc) o bolsas plásticas.

• La masa mínima de material húmedo seleccionada para ser representativa del total de la muestra deberá estar de acuerdo con lo siguiente:

Tamaño máximo de partícula

(pasando 100%

Tamaño de tamiz estándar

Masa mínima de espécimen húmedo para prueba de

contenido de agua, reportado a ± 0.1%

Masa mínima de espécimen húmedo para prueba de

contenido de agua, reportado a ± 1%

2 mm o menos No. 10 20 g 20g4.75 mm No. 4 100 g 20g9.5 mm 3/8 " 500 g 50g 19.0 mm 3/4 " 2.5 kg 250g37.5 mm 1 ½ " 10 kg 1kg75.0 mm 3 " 50 kg 5kg


Procedimiento• Se determina y registra la masa de un recipiente limpio y seco (y su tapa, si ella

se usa), wc.• Se coloca la muestra húmeda en el recipiente; se coloca la tapa firmemente en

posición, si procede, y se determina el peso del recipiente con la muestra de material, usando una balanza apropiada. Se anota este valor, w1.

• Se retira la tapa (si fue usada) y se coloca el recipiente con el material húmedo en el horno para secar el material hasta obtener una masa constante. El horno secador se mantiene a una temperatura de 110 ± 5ºC, a no ser que se especifique otra cosa. El tiempo requerido para obtener una masa constante depende del tipo de material, tamaño del espécimen, tipo de horno y su capacidad, y otros factores. Para facilitar el secado al horno de muestras de ensayo muy grandes, éstas deben ser colocadas en recipientes que tengan un área superficial amplia (como una bandeja) y el material separado en pequeños grupos. En la mayoría de los casos, el secado de una muestra durante la noche (16 horas), es suficiente. En los casos donde existan dudas concernientes a lo adecuado del procedimiento de secado, éste se debe continuar hasta que el cambio de masa, después de dos períodos de secamiento consecutivos (mayores de 1/2 h), sea insignificante (menor al 0.1%). Las muestras de arena se pueden secar frecuentemente a una masa constante en un periodo de 4 horas.


ProcedimientoDebido a que algunos materiales secos pueden absorber humedad deespecímenes húmedos, aquellos deben ser retirados antes de colocar éstos en el horno. Sin embargo, este requerimiento no será necesario si los especímenes secos van a permanecer en el horno por un período de secado adicional de 16 horas.

• Después de que el material se haya secado a masa constante, se remueve el recipiente del horno y se le coloca la tapa. Se permite que el material y el recipiente se enfríen a la temperatura ambiente. Se determina la masa del recipiente y de la muestra secada en el horno usando la misma balanza que usó en las operaciones descritas anteriromente. Se registra este valor, w2.Si el recipiente no tiene tapa, el material se pesa después de enfriarlo en un desecador. Es recomendable el enfriamiento en un desecador, ya que se previene absorción de humedad proveniente de la atmósfera durante dicho proceso.


Cálculos• Se calcula el contenido de agua del material así:

1001002

21 ×=×−−

=WsWw

WcWWW

w

Donde:

W1 : Peso del recipiente mas muestra humeda

W2 : Peso del recipiente mas muestra seca

Wc : Peso del recipiente

Mecanica de suelos i eslage (15 16)

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