Determinación de la Gravedad Específica de  Partículas Sólidas
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Determinación de la Gravedad Específica de  Partículas Sólidas Determinación de la Gravedad Específica de Partículas Sólidas Presentation Transcript

  • DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE PARTÍCULAS SÓLIDAS ASTM D 854-02 AASHTO T 100 Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • ALCANCE
    • Este método describe el procedimiento para determinar la gravedad específica de las partículas sólidas de un material que pasa el tamiz de 4.75 mm (N° 4), por medio de un picnómetro.
    •  
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • MÉTODOS
    • Esta norma describe dos procedimientos para determinar la gravedad específica :
    Procedimiento para determinar la gravedad específica con muestras húmedas. Procedimiento para determinar la gravedad específica con muestras secas. MÉTODO A MÉTODO B Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • EQUIPO Picnómetro: Capacidad mínima de 250 mL Balanza: Precisión de 0.01 g. Termómetro: Divisiones de 0.1 °C Tamiz de 4.75 mm (N° 4). Mezcladora mecánica PIPETA Embudo Recipientes para determinar el contenido de humedad
  • EQUIPO Horno de secado : Temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F). Recipiente aislador. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • EQUIPO Papel absorbente Remoción del aire: Bomba de vacío, mechero bunsen ó un dispositivo adecuado Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • MUESTRA DE ENSAYO
    • La muestra de ensayo puede ser suelo húmedo ó secado en el horno y debe ser representativa de la muestra total que pasa por el tamiz N° 4.
    • La masa mínima a utilizarse en el ensayo se indica en la tabla Nº 1, de acuerdo al tipo de suelo y al tamaño del picnómetro.
    Tabla N° 1. Masa mínima seca para el ensayo Fuente : Norma ASTM D 854-02 Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Tipo de suelo Masa de la muestra seca (g), picnómetro de 250 mL Masa de la muestra seca (g), picnómetro de 500 mL SP, SP-SM SP-SC, SM, SC Limo o arcilla 60 ± 10 45 ± 10 35 ± 5 100 ± 10 75 ± 10 50 ± 5
  • MUESTRA DE ENSAYO
    • Se deben tomar en cuentas dos factores importantes con respecto a la cantidad de muestras que se utilizarán en el ensayo, estos son:
    • Primero, la masa de los suelos sólidos dividida por su gravedad específica se anotará con cuatro cifras significativas
    • Secundariamente , la mezcla de suelos sólidos y agua no sea una mezcla fluida altamente viscosa durante el proceso de ebullición.
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
    • Determine la masa de un picnómetro limpio y seco, y registre la masa promedio, M P . de calibración.
    • Llene el picnómetro con agua destilada por encima o por debajo de la marca de calibración.
    • Hierva el agua contenida en el picnómetro a baño María, y agite periódicamente el picnómetro hasta remover completamente el aire disuelto en el agua destilada.
    • Enfríe el picnómetro lleno de agua en un recipiente aislador junto con el termómetro hasta que alcance una temperatura entre 15 y 30 °C por lo menos tres horas.
  • CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
    • Ajuste el nivel del agua usando una pipeta, hasta que el fondo del nivel del menisco coincida con la marca de calibración.
      • Seque cualquier gota de agua que esté en el exterior del picnómetro y en el interior del cuello usando papel absorbente.
    Foto N° 2: Limpieza del picnómetro Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
      • Introduzca el termómetro en el agua destilada hasta la profundidad apropiada de inmersión y mida y registre la temperatura del agua con una precisión de 0.01 °C.
      • Mida y registre la masa del picnómetro lleno de agua, M pw,c , con una precisión de 0.01 g. (Foto N° 4)
    Foto N° 3: Temperatura del agua Foto N° 4: Masa del picnómetro lleno de agua Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
      • Regrese el picnómetro con el termómetro al recipiente aislador.
      •   Para obtener la siguiente calibración ajuste de nuevo el nivel de agua del picnómetro y repita el procedimiento descrito hasta obtener cinco medidas independientes de calibración.  
      • Calcule el volumen de calibración del picnómetro Vp para cada uno de los cinco datos, usando la siguiente ecuación:
    •  
    Donde:  M pw,c =Masa del picnómetro lleno de agua a la temperatura de calibración, g. M p =Masa promedio del picnómetro seco calibrado, g. ρ w,c =Densidad del agua a la temperatura de calibración g/mL, ver tabla N° 2. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  •   Tabla N° 2. Densidad del agua y factor de corrección k para varias Temperaturas Fuente : Norma ASTM D 854- 02 Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Temperatura °C Densidad del agua (g/mL) Factor de corrección (K) 15.0 0.99910 1.00090 15.5 0.99902 1.00082 16.0 0.99895 1.00074 16.5 0.99886 1.00066 17.0 0.99878 1.00057 17.5 0.99869 1.00048 18.0 0.99860 1.00039 18.5 0.99850 1.00030 19.0 0.99841 1.00020 19.5 0.99831 1.00010 20.0 0.99821 1.00000 20.5 0.99810 0.99990 21.0 0.99799 0.99979 21.5 0.99789 0.99968 22.0 0.99777 0.99957 22.5 0.99776 0.99945 Temperatura °C Densidad del agua (g/mL) Factor de corrección (K) 23.0 0.99754 0.99933 23.5 0.99742 0.99921 24.0 0.99730 0.99909 24.5 0.99717 0.99897 25.0 0.99705 0.99884 25.5 0.99692 0.99871 26.0 0.99679 0.99858 26.5 0.99665 0.99844 27.0 0.99652 0.99831 27.5 0.99638 0.99817 28.0 0.99624 0.99803 28.5 0.99609 0.99788 29.0 0.99595 0.99774 29.5 0.99580 0.99759 30.0 0.99565 0.99744 30.5 0.99550 0.99729
  • CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
      • Con los valores obtenidos grafique la curva volumen de calibración del picnómetro V p en el eje vertical, versus temperatura de equilibrio t c en el eje horizontal.
    Fig 1. Volumen de calibración del picnómetro, Vp. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • PROCEDIMIENTO
      • Determine el contenido de humedad de una porción de muestra.
    •  
    Método A. Procedimiento para muestras húmedas .
      • Usando este contenido de humedad, calcule la masa seca a utilizarse en el ensayo de acuerdo a las cantidades descritas en la tabla N° 1.
    Foto N° 5: Peso de la muestra Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • Método A.
      • Ponga aproximadamente 100 mL de agua destilada en la mezcladora mecánica, agregue el suelo y mezcle.
      • Vierta la mezcla en el picnómetro usando un embudo, y enjuague cualquier partícula de suelo sobrante.
    Foto N° 6: Mezcla del suelo con agua Foto N° 7: Vertido de la mezcla en el picnómetro Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • Método A .
      • Agregue agua destilada hasta que el nivel esté entre 1/3 y 1/2 de la profundidad del picnómetro.
      • Agite el agua hasta que se forme la mezcla, y enjuague cualquier suelo adherido al cuello del picnómetro.
      • Remueva el aire atrapado en la muestra haciendo hervir la mezcla suavemente por lo menos durante 2 horas, mientras agita el picnómetro ocasionalmente para facilitar la remoción del aire.
      • Llene el picnómetro con agua destilada por encima o por debajo de la marca de calibración.
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • Método A .
    • Ajuste el nivel de agua usando una pipeta hasta que el fondo del nivel del menisco coincida con la marca de calibración.
      • Seque cualquier gota de agua que esté en el exterior del picnómetro y en el interior del cuello usando papel absorbente .
    Foto N° 8: Enfriamiento de la mezcla Foto N° 9: Limpieza del picnómetro Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • Método A .
      • Introduzca el termómetro en la mezcla hasta la profundidad apropiada de inmersión y mida y registre la temperatura de la mezcla con una precisión de 0.01 °C.
      • Mida y registre la masa del picnómetro, suelo y agua (M pws,t ) con una precisión de 0.01 g.
    Foto N° 10: Medición de la temperatura de la mezcla Foto N° 11: Masa del picnómetro más mezcla Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • Método A .
      • Vierta la mezcla del picnómetro en un recipiente y verifique que toda la mezcla sea transferida.
      • Seque la muestra en un horno a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F), hasta obtener una masa constante y déjela enfriar.
      • Pese la masa del suelo secada al horno (M s ) con una precisión de 0.01 g .
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • PROCEDIMIENTO
    • Seque la muestra en un horno a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F), hasta obtener una masa constante y déjela enfriar.
    • Disgregue el suelo usando un martillo de caucho.
    • Pese la muestra de suelo para el ensayo de acuerdo a las cantidades descritas en la tabla N° 1.
    • Vierta el suelo en el picnómetro utilizando un embudo y enjuague cualquier partícula de suelo sobrante.
    • Proceda como lo descrito desde el numeral 6 hasta el 16 de la guía de estudio.
    •  
    Método B. Procedimiento para muestras secadas al horno. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CÁLCULOS
      • Calcule la masa del picnómetro lleno de agua a la temperatura del ensayo (t t °C), como sigue:
    Donde:   M pw,t =Masa del picnómetro lleno de agua a la temperatura del ensayo t t , (g). ρ w,t =Densidad del agua a la temperatura del ensayo t t, g/ml ó g/cm 3 , ver tabla N° 2. V p =Volumen de calibración del picnómetro a la temperatura del ensayo t t , tomada de la curva de calibración en cm 3 , ver Fig. 1. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CÁLCULOS
    • Calcule la gravedad específica de las partículas sólidas a la temperatura del ensayo, G t como sigue:
    • Donde:
    •   Ρ s =Densidad de las partículas sólidas, g/cm 3
    • M s =Masa de la muestra secada al horno en g.
    • M pwc,t =Masa del picnómetro, del agua y de la muestra a la temperatura de ensayo, t t , g.
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • CÁLCULOS
    • Calcule la gravedad específica de la muestra a 20°C como sigue:
    •  
    •  
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Donde:   K=Coeficiente de temperatura dado en la tabla N° 2 .  
  • CÁLCULOS
    • Calcule la gravedad específica promedio ponderada para los suelos que contienen partículas tanto mayores como menores del tamiz de 4.75 mm utilizando la siguiente ecuación:
    Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Donde:   G prom =Gravedad específica promedio ponderada de los suelos compuestos de partículas mayores y menores que el tamiz N° 4 (4.75 mm). R=Porcentaje de partículas de suelo retenidas sobre el tamiz N° 4 (4.75 mm). P=Porcentaje de las partículas que pasan el tamiz N° 4 (4.75 mm). G 1 = Gravedad específica aparente de las partículas de suelo retenidas en el tamiz N° 4 (4.75 mm), de acuerdo a la norma ASTM C 127. G 2 =Gravedad específica de las partículas que pasan el tamiz N° 4 (4.75 mm).