Densidad Relativa De Los Solidos

IV.- DENSIDAD RELATIVA DE LOS SÓLIDOS

I.- Objetivo: Familiarizar al estudiante con un método general de obtención de la densidad relativa de los sólidos de materiales no cohesivos y cohesivos

II.- Alcance: Tenga el conocimiento para comparar resultados y clasificar la muestra en bases a un rango de valores según su densidad relativa.

III.- Herramientas usadas:

 Matraces aforados a 500 cm3

 Balanza de capacidad 800 gr. y precisión 0.01 gr

 Termómetro con precisión 0.1° C.

 Agua destilada o desmineralizada

 Vaso de precipitado de 400 cm3

 Estufa

 Horno de temperatura constante (110° C)

 Pipeta de 5 cm3

 Embudo de vidrio de conducto largo

 Papel absorbente

 Agitador mecánico

 Cápsula de porcelana o vidrio refractario

 Sistema de vació, bomba mecánica

 Desecador, conteniendo sulfato de calcio con colorante azul, que se transforma en rosado al agotarse su capacidad de absorción de agua.

IV.- Definiciones: La densidad de los sólidos nos representa que tan denso es con respecto a la densidad del agua en la condición estándar.

V.- Descripción: Definiremos densidad relativa de los sólidos, como la relación entre densidad específico de la materia que constituye el suelo y la densidad específico del agua destilada a 4 oC y presión atmosférica sobre el nivel del mar. La denotaremos con el símbolo rs.

rs = sólidos/o

Donde:

rs = Densidad relativa de los sólidos

 sólidos = Densidad especifico de los sólidos

 o = Densidad especifica del agua en la condición estándar

El valor de la densidad relativa de los sólidos se obtiene en la práctica, primero la densidad de sólidos, como la relación entre la masa de los sólidos y el volumen de agua que desalojan la fase solida a la temperatura ambiente, a este valor se le hace una corrección por temperatura, mismo que es dividido entre 1gr/cm3 (densidad especifica del agua destilada a 4ºC a presión atmosférica S.N.M.

Valores pequeños de densidad de sólidos son indicativos de suelos que contienen material orgánico y valores grandes que contienen material ferroso (tabla 1)

La densidad relativa de los sólidos tiene interés práctico ya que interviene para diversos cálculos en la aplicación de la geotecnia, misma que puede ser utilizar como una clasificación según tabla 1 (nos da una clasificación general no muy específica).

Para la realización de la prueba se usan matraces de aforo a 500 cm3, los cuales se deben calibrar previamente a la ejecución de la prueba; Aunque no describimos detalladamente el procedimiento de calibración, este consiste brevemente en lo siguiente:

Por todos es sabido que la densidad del agua varia con la temperatura, entonces si a un matraz de 500 cm3 lo llenamos de agua destilada a la marca de aforo, a una cierta temperatura, arrojara en la balanza un valor de masa; pero si variamos la temperatura del agua en el mismo matraz y se afora nuevamente, el valor de su masa será diferente, así podremos hacer otras variaciones de la temperatura y obtener otras masas del matraz con agua hasta la marca mencionada ; con estos valores se pueden dibujar una gráfica a escala en el que tengamos en el eje de las abscisas temperatura y en el eje de las ordenadas masas de matraz con agua. A la gráfica así obtenida la conoceremos como “curva de calibración del matraz” figura 4.1. Cabe aclarar que se debe tener una curva de calibración para cada matraz. (Debe hacerse cuando menos dos pruebas simultáneas para verificar los resultados).

Tabla 1.- Valores típicos de “rs” que pueden adoptarse como guía (estos valores son generales en caso que se requiera más específicos se necesita consultar otra donde proporcione información considerando a los minerales que lo componen).

TIPO DE SUELO rs

Arena 2.65 - 2.67

Arena limosa 2.67 - 2.70

Arcilla inorgánica 2.70 - 2.80

Suelos con mica o mineral de hierro 2.75 - 3.00

Suelos orgánicos Variable < 2.00

VI.- Procedimiento:

Preparación De La Muestra

La preparación de la muestra es algo en el que se debe tener cuidado ya que no se prepara igual un suelo cohesivo y uno no cohesivo, para los suelos no cohesivos se pone a secar al horno durante 18 horas mínimo, o sea que el material se usa inicialmente seco para la prueba. Para los suelos cohesivos en vez de ponerse a secar al horno, se someten a saturación en agua destilada, debido a que estos una vez secos forman grumos bastantes resistentes a la saturación, así que el suelo se usará inicialmente húmedo.

 Procedimiento De Prueba (Suelos No Cohesivos)

1.- Un matraz limpio, de 500 cm3 con aproximadamente 100 cm3 de agua, se obtiene su masa con precisión de 0.01 gr (Masamz), se anota en el registro de cálculo.

2.- El material secado al horno se hace pasar por la malla # 4 y de esta se toman aproximadamente 50 gr los que se vierten al matraz por medio de un embudo de vidrio.

Se limpia el exterior del matraz y nuevamente se mide su masa (Masamz+s), se anotando en el registro de cálculo, prosiguiendo con desprender el material adherido al interior del cuello, utilizando una pipeta con agua destilada.

3.- Se aplica vacío a matraz para extraer el aire atrapado en la masa de suelo y agua. Para aplicar este vacío se puede utilizar una bomba mecánica con una “trampa de agua” para lograr buen desarrollo se recomienda 15 min de aplicación de vacío. El matraz se debe agitar para facilitar la expulsión de aire.

4.- Se agrega agua destilada hasta aproximadamente 2 cm, debajo de la marca de aforo.

El agua se debe echar con cuidado de tal manera que escurra lentamente por las paredes internas del matraz, con el fin de evitar la formación de burbujas. Se aplica nuevamente vacío para verificar la presencia de aire no disuelto, se quita lentamente y cuidadosamente el tapón a través del cual se aplicó el vacío y se observa el movimiento de la superficie del agua en el cuello del matraz. Si la superficie bajo menos de un milímetro, el desaerado se considera suficiente.

5.- Se agrega suficiente agua destilada hasta que la parte inferior del menisco coincida con la marca

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