Determinacion en el laboratorio del peso especifico relativo de solidos PDF

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Prof. Ing. Rafael González Gutiérrez...

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SEP INSTITUTO TECNOLÓGICO de Tijuana

Unidad 2 Determinación en el laboratorio del peso específico relativo de solidos

Salón: 1004 4 Semestre Ingeniera Civil A Mecánica de suelos I Prof. Ing. Rafael González Gutiérrez

1 Mecánica De Suelos I

Índice Determinación en el laboratorio del peso específico relativo de solidos.....................3 3.4.1 En suelos finos....................................................................................................5 3.4.2 En arenas............................................................................................................7 Bibliografía:...................................................................................................................8

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Determinación en el laboratorio del peso específico relativo de solidos Objetivo: Determinar la densidad de una arena y/o un suelo fino (dado que es el mismo procedimiento para ambos suelos), empleando para ello un matraz de fondo plano, con su correspondiente curva de calibración. Determinar la densidad y la absorción en una grava de río y en una caliza triturada. Definición: La densidad de sólidos se define como la relación que existe entre el peso de los sólidos y el peso del volumen del agua desalojado por los mismos. Generalmente la variación de la densidad de sólidos es de 2.60 a 2.80, aunque existen excepciones como en el caso de la turba en la que se han registrado valores de 1.5 y aún menores, debido a la presencia de materia orgánica. En cambio en suelos con cierta cantidad de minerales de hierro la densidad de sólidos ha llegado a 3. Aplicación :El Peso específico relativo de los sólidos es una propiedad índice que debe determinarse a todos los suelos, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los cálculos relacionados con la Mecánica de suelos, en forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales. Una de las aplicaciones más comunes de la densidad (Ss), es en la obtención del volumen de sólidos, cuando se calculan las relaciones gravimétricas y volumétricas de un suelo. Equipo y material que se utiliza: -

Matraz aforado a 500 ml. Balanza con aproximación al 0.1 gr. Termómetro Embudo Probeta de 500 ml. de capacidad Pizeta o gotero Pipeta Bomba de vacíos Horno o estufa Franela o papel absorberte Curva de calibración del matraz Canastilla Charola de aluminio Espátula Cristal de reloj

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Procedimiento: Para la determinación de la densidad de arena y finos; 4.1.- Se seleccionó la muestra de suelo alterado extrayendo 100 gr de ello que el cual se le va a determinar la densidad de sus partículas, en este caso fue el que se extrajo a 150 cm de profundidad 4.2.- En el mortero de porcelana se empezó a diluir la muestra agregándole el agua destilada, batiendo así hasta que se sature completamente. 4.3.- Con la ayuda de la batidora, se pudo conseguir una mejor la saturación del material. 4.4.- Este se vacía en el matraz de 500 ml, y posteriormente se le extrae el aire atrapado en ello con la ayuda del calor y de la bomba de vacíos. (Fig.1.0), 4.5.- Se tomó la temperatura de la suspensión con esta, se entra a la curva de calibración del matraz y se obtuvo el peso del matraz + agua hasta la marca de aforo (Wmw). 4.6.- Se completó la capacidad del matraz con agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida con la marca (500 ml). 4.7. -Se pesó el matraz + agua + sólidos (Wmws). 4.8.- Después de múltiples pasos, se obtuvo los datos requeridos para poder encontrar la densidad del suelo a partir de la formula dada.

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3.4.1 En suelos finos 1. Pésese suelo húmedo en cantidad suficiente como para tener aproximadamente 80g de sólidos. 2. Colóquese el suelo en una capsula y añádase agua destilada, mezclando, hasta obtener una pasta suave. 3. Colóquese la pasta en una batidora con agua destilada, hasta formar aproximadamente 250 cm³ de una suspensión uniforme, para lo cual suele bastar un lapso de 15 minutos de agitación. 4. Procédase como se indicó en los párrafos 2 a 7 de procedimiento para calibración de matraz. 5. Transfiérase toda la suspensión a un recipiente evaporador, usando agua para hacer la transferencia y séquese el conjunto a 105-110˚C, a fin de obtener Ws. El secado se prolongara por lo menos 12 h. 6. Usando la fórmula 4-1, calcúlese el Ss del suelo.

Aspectos generales de la prueba La presencia de aire disuelto en el agua destilada usada en la calibración del matraz no afecta los resultados de la prueba; de hecho, las moléculas del aire entran en la estructura molecular del solvente sin aumento de volumen de este. El peso total de la solución es la suma de los pesos de sus constituyentes; el peso del aire es nulo y su presencia, cuando esta disuelto, no cambia ni el peso ni el volumen del conjunto. El aire atrapado en la muestra si ha de ser removido.

Errores posibles La mayoría de las balanzas de laboratorio con capacidad mayor de 500 g no tienen sensibilidad al centésimo de gramo, además es frecuente, sobre todo en equipo ya muy usado, que existan fallas de calibración permanentes. Por lo anterior, la misma balanza debe usarse en toda un prueba y, cuando se haya usado en la obtención de la curva de calibración de un matraz, en todas las pruebas en que se use esa curva. Así pueden atenuarse grandemente los errores en pesada, pues en las formulas a aplicar interviene diferencias de pesos y no valores de pesos aislados. Otro error muy común proviene de que el menisco no resulte perfectamente a nivel de la marca de enrase, es de notar que una sola gota de agua puede dar un error en 5 Mecánica De Suelos I

el peso de 0.05 g; el error se atenúa grandemente usando el valor promedio de varias lecturas efectuadas a la misma temperatura. Cuando se usen termómetros graduados en grados centígrados enteros, la estimación requerida de los décimos, puede introducir un error ligero. En los suelos granulares, el Ws se obtiene pesando una muestra previamente secada, que después se transfiere al matraz, en esta transferencia puede perderse algo de material, lo cual se traduce en un peso específico relativo aparente mayor del real, el error puede reducirse, usando agua de rescate para pasar el material al matraz. Si la muestra ha tenido ocasión de adquirir humedad higroscópica después del secado en horno o, a falta de este elemente, ha sido secada por otro procedimiento (lo cual no es recomendable), puede producirse un error importancia en la determinación de Ss. La situación puede mejorarse guardando la muestra en un secador o bien secándola y pesándola después de la prueba. Con mucho, la causa de error importante más frecuente en la determinación en estudio es la deficiente des aireación de la muestra, cuando esta se encuentra en el matraz.

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3.4.2 En arenas 1. Pésense 80 g aproximadamente de suelo previamente secado al horno y enfriado en desecador, aproximado al 0.01 g Ws. 2. Pásese la muestra cuidadosamente a un matraz limpio, calibrado según se indicó anteriormente y llénese este con agua destilada hasta su mitad. 3. Aplíquese vacío al matraz usando el aparato correspondiente, durante 15 minutos, a fin de extraer el aire contenido en la muestra. Rolando cuidadosamente el matraz puede acelerarse el proceso. Si el aparato puede aplicar una succión graduable, cuídese de que la muestra no sea arrastrada. 4. Añádase con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase y vuélvase a aplicar el vacío, a fin de verificar que no queda aire atrapado en la muestra; ello se notara por la permanencia de la base del menisco en el nivel del enrase. Si este nivel asciende, repítanse las etapas 1, 2 y 3. 5. La presencia de materia orgánica, puede producir el efecto de aire no removido, a causa de los gases que se forman en contacto con agua. La materia orgánica podrá descubrirse por olor y por la formación de una película oleaginosa en la superficie del agua. Si esta materia existe, el método del vacío debe sustituirse por otro más efectivo para remover los gases, este método podría ser ebullición de la suspensión en un baño de glicerina, durante 30 minutos, añadiendo de cuando en cuando más agua destilada para impedir la calcinación de la muestra; en todo momento el matraz debe estar lleno hasta su mitad. Tras este periodo déjese enfriar la botella a la temperatura ambiente y aplíquese lo dicho en 4-a. 6. Desaireada la suspensión, añádase agua destilada hasta que el borde inferior del menisco coincida con la marca de enrase; las últimas gotas deben añadirse con cuentagotas; caso de pasarse, retírese algo de agua usando un papel absorbente. 7. Una vez en la seguridad de que el menisco tiene su altura correcta, e que el frasco esta exteriormente seco y que no hay agua en el interior del cuello, pésese el matraz con aproximación de 0.01 g; así se obtiene w fsw . 8. De inmediato determínese la temperatura de la suspensión, con aproximación de 0.01°C, introduciendo el bulbo de un termómetro hasta el centro del matraz. 9. La aplicación de la formula 4-1 proporciona el peso específico relativo.

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Bibliografía: -

http://es.scribd.com/doc/72012897/PESO-ESPECIFICO-RELATIVO-DE-LOSSOLIDOS http://fing.uach.mx/licenciaturas/IC/2012/01/26/MANUAL_DE_LAB_MEC_DE _SUELOS_I.pdf http://www.academia.edu/4177974/Manual_De_Laboratorio_de_Mecanica_D e_Suelos

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