GRAVEDAD ESPECIFICA

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

ESCUELA CIENCIAS DE LA TIERRA

ENSAYO DE MATERIALES

DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA

SECCIÓN 01

GRAVEDAD ESPECIFICA SEGÚN NORMAS D854-58 ASTM y AASHTO T100-70

CIUDAD BOLIVAR, Diciembre de 2009

EQUIPO NECESARIO.

-Picnómetro con una capacidad volumétrica 250ml. Ante la ausencia de este, se puede ocupar una botella con tapón con capacidad igual ó mayor que 50 ml. (el tapón debe ser del mismo material que la botella y debe tener una perforación central que permita la eliminación de aire y agua sobrante).

- Reductor de presión, aspirador o bomba de vacío.

-Agua destilada o desmineralizada desaireada, alcohol, éter y una solución disolvente de grasas.

-Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.

-Herramientas y accesorios. Balanza de precisión de 0,01 gr., recipientes para muestras, brochas, embudo, pipeta, termómetro y secador.

DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS.

El peso específico de un suelo (γs) se define como el cociente entre el peso al aire de las partículas sólidas y el peso del agua, considerando igual temperatura y el mismo volumen.

La gravedad específica de un suelo (Gs) se define como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4º C. La Gs se calcula mediante la siguiente expresión:

Gs =γs /γw

Donde:

γs = peso específico de los sólidos (grs/cm3)

γw = peso específico del agua a 4º C (grs/cm3)

De esta forma, la gravedad específica puede ser calculada utilizando cualquier relación de peso de suelo (Ws) al peso del agua (Ww), siempre y cuando se consideren los mismos volúmenes, como se observa en la siguiente expresión:

Gs = ( Ws / Vs ) / ( ( Ww / Vw ) * γw) ) = Ws/ ( Ww * γw )

Donde:

Vs = volumen de sólidos

Vw = volumen de agua

La forma de calcular Gs, difiere según el tipo de suelo analizado y el tamaño de sus partículas. Para suelos que contienen partículas mayores que el tamiz de 5 mm. (Malla Nº4 ASTM), el método recomendado a seguir es el D854-58 ASTM y AASHTO T100-70, llamado gravedad específica y absorción de agregados gruesos. Si el suelo se compone de partículas mayores y menores que 5 mm la muestra se separa en el tamiz, determinando el porcentaje en masa seca de ambas fracciones y se ensayan por separado con el método correspondiente. El resultado será el promedio ponderado de ambas fracciones. El valor de la gravedad específica para el suelo será:

Gs = Gs (bajo malla Nº 4) * %Pasa malla Nº 4 + Gs (sobre malla Nº 4) * % Retenido malla Nº 4

Los procedimientos para suelos que pasen bajo la malla Nº 4, se diferencian sólo si se trata de suelos cohesivos o no.

El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, es utilizada en el análisis hidrométrico y sirve para graficar la recta de saturación máxima en el ensayo de compactación Proctor.

Ocasionalmente puede utilizarse en la clasificación de minerales del suelo (por ejemplo algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de sílice).

GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS BAJO MALLA Nº 4 ASTM SEGÚN D854-58 ASTM Y AASHTO T100-70.

El ensayo consiste en obtener el volumen de un peso conocido de granos de suelo y dividirlo por el peso del mismo volumen de agua. Para esto se utiliza un picnómetro, en el cual se desplaza indirectamente el volumen del material al vaciarlo dentro de éste.

La fuente de error más seria en la determinación experimental de la gravedad específica no es la temperatura del agua del picnómetro ni el uso de agua común, sino la inadecuada desaireación de la mezcla suelo-agua, ya que el agua en condiciones normales contiene aire disuelto al igual que las partículas de suelo. Si este aire es removido de ambos materiales, el volumen de aire producirá una disminución en el peso del frasco que contiene la mezcla suelo-agua.

Para lograr la desaireación de la mezcla suelo-agua puede aplicarse vacío y/o calentamiento. El vacío es aplicable para arenas, limos y arcillas. En suelos orgánicos, es aconsejable dejar hervir cerca de 30 minutos la mezcla de suelo-agua añadiendo agua a medida que se hace necesario.

- Procedimiento. Primero que nada deberá calibrarse el picnómetro, para ello se limpia el picnómetro con amoníaco ó algún disolvente de grasas y luego se enjuaga con agua destilada. Se deja escurrir boca abajo para luego lavar con alcohol y dejar escurrir nuevamente, para lavar ahora con éter, el cual elimina los vapores que queden al interior del picnómetro, dejándolo boca abajo 15 minutos.

El picnómetro se pesa limpio, seco y vacío (Wb). Se llena con agua destilada a temperatura ambiente hasta que la parte inferior del menisco coincida con la marca de calibración, se seca tanto el interior del cuello como el exterior del picnómetro y se registra el peso del picnómetro más el agua (Wbw). La temperatura de calibración (Tºi), se determina con un termómetro inserto en el agua.

Del peso del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración (Wbw Tºi), se prepara una tabla de valores de Wbw para una serie de temperaturas (Tºx) que probablemente prevalezcan durante el ensayo. Se calculan los valores de Wbw Tºx mediante la siguiente expresión:

Wbw Tºx = (γw Tºx / γw Tºi ) * (Wbw Tºi - Wb) + Wb

Donde:

Wbw Tºx = peso del picnómetro más el agua a una Tºx (grs.)

γw Tºx = densidad del agua a una Tºx (grs/cm3)

γw Tºi = densidad del agua a la Tº de calibración (grs/cm3)

Wbw Tºi = peso del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración (grs.)

Wb = peso del picnómetro vacío (grs.)

Para determinar la gravedad específica, el tamaño de muestra a emplear tendrá un mínimo referido a su peso seco de 25 grs. cuando se usa el picnómetro y de 10 grs. cuando se usa la botella con tapón.

La muestra de ensayo, podrá encontrarse con su humedad natural o seca en horno. Para una muestra con humedad natural, su masa seca (Ms) se debe

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