Date post: | 28-Dec-2015 |
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PESO ESPECÍFICO RELATICO DE LA
ARCILLA OBJETIVOS
Objetivo General:
El objetivo principal de esta práctica es la aplicación de las relaciones volumétricas y gravimétricas
para la determinación del peso específico relativo de la masa de un suelo (arcilla ) a partir de un
frasco volumétrico calibrado y en función a variación de la temperatura del agua.
Objetivos Específicos:
Hacer conocer al estudiante el método general de la obtención del peso específico relativo
la arcilla , compuesto por partículas pequeñas que pasan el tamiz Nº 100 y a la vez
comprobar en laboratorio que dicho peso específico se obtiene por relación de pesos y en
función de la temperatura del agua; siendo que el frasco volumétrico que contiene la
muestra más agua, deber estar previamente calibrado.
Otro objetivo de este ensayo es el de calibrar el frasco volumétrico que se utilizará
posteriormente en el ensayo de determinación del peso específico relativo de la arcilla
amarilla.
Se debe realizar el gráfico de las curvas de relación Peso vs. Temperatura en un rango de
15 a 30° C, de estas curvas se podrán obtener el peso del frasco volumétrico más agua a la
temperatura del ensayo.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
INTRODUCCIÓN
El peso específico relativo o gravedad específica de un suelo se toma como el valor
promedio para los granos del suelo. Este valor es necesario para calcular la relación de
vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis de hidrómetro y es útil para predecir el
peso unitario de un suelo. Generalmente este valor se utiliza para clasificar los minerales
del suelo.
Se determina un valor adimensional denominado, “Peso específico relativo”, definido como
el cociente entre el peso específico del suelo y el peso específico del agua a una
temperatura determinada. Los valores típicos de gravedades específicas para los sólidos del
suelo son entre 2.65 y 2.72, destacando el mercurio con 13.6, el oro con 19.3, es decir 19.3
veces más pesado que el agua.
DEFINICIÓN DEL PESO ESPECÍFICO:
El peso específico puede ser absoluto o relativo: el primero es el peso de la unidad de volumen de
un cuerpo homogéneo. El peso específico relativo es la relación entre el peso de un cuerpo y el
peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia; para los sólidos y líquidos se
toma como referencia el agua destilada a 4°C.
En el caso de los suelos, la densidad se da en relación al agua destilada a una temperatura de 4
grados centígrado.
El valor de la densidad, (el cuál expresado en un número), además de servir para fines de
clasificación, juega un papel muy importante en la mayor parte de las pruebas y cálculos de la
mecánica de suelos.
Para su determinación, se hace uso de recipientes aforados llamados picnómetros, los cuales son
generalmente matraces calibrados a distintas temperaturas.
El peso específico de los suelos por lo general varía entre los siguientes valores:
Cenizas Volcánicas.....................................................2.30 a 2.50
Suelos orgánicos........................................................2.40 a 2.65
Arenas y gravas.........................................................2.65 a 2.67
Limos orgánicos y guijarros arcillosos..........................2.67 a 2.72
Arcillas poco plásticas y medianamente plásticas..........2.72 a 2.78
Arcillas medianamente plásticas y muy plásticas..........2.78 a 2.84
Arcillas Bentoníticas...................................................2.48 a 2.80
DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO
Para la determinación de peso específico absoluto, empleamos un recipiente aforado llamado
picnómetro, que son matraces calibrados a distintas temperaturas.
Su fórmula es:
Dónde:
Ws = Peso del suelo seco.
Wfw = Peso del frasco lleno de agua (se extrae de la curva de calibración).
Wfsw = Peso del frasco con suelo y agua.
PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA
Peso Específico Relativo:
Materiales utilizados:
Tamiz Nº 100, con base y tapa.
Frasco volumétrico de 500 ml.
Termómetro con aproximación de 0.01 ºC.
Balanza de aproximación de 0.01 gr.
Dos bandejas.
Cocinilla a gas.
Pipeta.
Embudo.
Arcilla, aproximadamente 100 gr.
Hielo, cantidad necesaria para bajar la temperatura del agua caliente.
PASOS SECUENCIALES:
1. Al igual que para la calibración del frasco volumétrico, se debe verificar que el
mismo esté totalmente limpio y seco.
2. Luego tamizar la arcilla amarilla por el tamiz Nº 200 (ya que se trata de un suelo
muy fino), y de lo que pasa dicho tamiz, pesar 80 gr del suelo húmedo.
3. Colocar la arcilla amarilla en un plato, añadir agua y mezclar hasta que se forme una
pasta uniforme.
4. Verter la pasta en el frasco volumétrico, limpiando con agua lo suficiente hasta
alcanzar 250 ml de volumen.
5. Batir hasta que se forme una suspensión uniforme.se debe extraer todas las burbujas
de aire, haciendo rotar el frasco con una inclinación de 30 ºC.
6. Se lleva el frasco a baño María, para someterlo a temperaturas elevadas hasta que
alcance los 60 ºC.
7. Sacar del baño María y llenar de agua a temperatura ambiente hasta alcanzar los 500
ml aproximadamente y con la ayuda de la pipeta terminar de llenar hasta que el
menisco inferior coincida con el enrase del frasco (500 ml).
8. Pesar el frasco con la arcilla + el agua y luego medir la temperatura en el centro del
frasco volumétrico.
9. Es en ese momento que debe someter el frasco a un enfriamiento en baño María
Invertido (agua + hielo) hasta alcanzar los 30 ºC.
10. Posteriormente se deben realizar cinco pesos del frasco más arcilla y agua a
diferentes temperaturas. Estas temperaturas deben encontrarse en un rango de 15 ºC
a 30ºC.
11. Tomar nota de que el inferior del menisco se encuentre siempre en la línea de
enrase.
12. Por último vaciar toda la arcilla más en agua que se encontraba dentro del frasco, a
un plato, para luego llevarlo al horno a 110ºC + 5 ºC para su
13. Total secado, y posteriormente tomar nota de su peso.
MEMORIA FOTOGRÁFICA
Para la determinación del Peso Específico Relativo:
CALCULOS
Datos:
Datos iniciales:
Peso del suelo seco = 80 gr.
Peso del matraz = 183.8 gr
Para el Cálculo del Peso Específico Relativo:
Nº TEMPERATURA
ºC
PESO
(matraz+agua+arcilla)
[gr]
1 30 710.04
2 25 710.08
3 19 709.91
4 16 709.87
5 15 709.78
Cálculos y Resultados:
Determinación del peso específico:
Dónde:
Ws = Peso del suelo seco.
Wfw = Peso del frasco lleno de agua (se extrae de la curva de calibración).
Wfsw = Peso del frasco con suelo y agua.
γ1 = 80 gr /(659.11gr + 80gr - 710.04gr) γ1 = 2.751
γ2 = 80 gr /(658.575gr + 80gr - 710.08gr) γ2 = 2.712
γ3 = 80 gr /(657.933gr + 80gr - 709.91gr) γ3 = 2.854
γ4 = 80 gr /(657.612gr + 80gr - 709.87gr) γ4 = 2.883
γ5 = 80 gr /(657.505gr + 80gr - 709.78gr) γ5 = 2.885
Factor de corrección:
γc = γi /Fc
γc1 = 2.751/0.99791= 2.756
γc2 = 2.712/0.99791= 2.717
γc3 = 2.854/0.99791= 2.859
γc4 = 2.883/0.99791= 2.889
γc5 = 2.885/0.99791= 2.891
Promediando los pesos específicos relativos corregidos:
γ = (γ1 + γ2 + γ3 + γ4 + γ5) / 5
γ = (2.756+ 2.717 + 2.859 + 2.889 + 2.891) / 5
γ = 2.82
TABLA DE RESULTADOS
PARÁMETROS 1 2 3 4 5 PROMEDIO
TEMPERATURA (°C) 30 25 19 16 15
PESO DEL SUELO SECO (gr) 80 80 80 80 80 80,00
PESO DEL FRASCO + AGUA
(gr) 659,16 658,2 658,1 657,96 657,67 658,22
PESO DEL FRASCO + SUELO+
AGUA (gr) 710,04 710,08 709,91 709,87 709,78 709,94
PESO ESPECÍFICO 2,751 2,712 2,854 2,883 2,885 2,82
FACTOR DE CORRECIÓN
(K=0,99791) 0,99791 0,99791 0,99791 0,99791 0,99791 0,99791
PESO ESPECÍFICO
CORREGIDO 2,756 2,717 2,859 2,889 2,891 2,82
CONCLUSIONES
Se cumplió con los objetivos de la práctica, que es la determinación del Peso Específico
Relativo de la Arcilla Amarilla, dando los resultados correctos ya que se encuentra en un
parámetro de 2.78 a 2.84, correspondientes a las arcillas medianamente plásticas y muy
plásticas.
Es muy importante la calibración del frasco, ya que permite encontrar la curva de
calibración y esta a su vez nos permitía obtener un Peso Específico Relativo de la arcilla.
Se observa que los frasco volumétricos de vidrio, cuando son expuestos a diferentes
temperaturas, sufren ligeros cambios en su volumen, es decir si se aumenta su temperatura
el vidrio tiende a dilatar, incrementando su volumen y cuando disminuye, su volumen
también disminuye, por esta razón es importante calibrar el frasco antes de realizar la
práctica de peso específico y así evitar error.
BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/PesoEspec%C3%ADfico
Guía del laboratorio de Mecánica de Suelos, UAJMS.
Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica, Autor: Terzaghi.
Mecánica de Suelos, Autor: Juarez Badillo.