INFORMEENSAYO PESO ESPECFICO RELATIVO A LOS SOLIDOS1. NORMATIVA RELACIONADA

- NTP 339.131- ASTM D854 - AASHTO T100- MTC E 113-2000

2. OBJETIVOS

- Determinar el peso especfico relativo de los slidos de nuestra muestra de roca.- Conocer la importancia de este ensayo en la mecnica de Rocas.

3. MARCO TEORICO3.1 DEFINICION

El peso especfico relativo a los slidos o tambin llamada, gravedad especfica de la parte solida de la roca (Gs) es la relacin peso especfico de los slidos respecto peso especfico del agua. Se calcula mediante la siguiente expresin:

Donde: = Peso especfico de los slidos (gr/cm3) = Peso especfico del agua 4 C (gr/cm3)A la densidad de los slidos de la roca est ligado el concepto de peso unitario de los slidos ()Considerado dentro de las propiedades ndices en geotecnia.

3.2 METODOS

3.2.1 Mtodo del picnmetro

En realidad este mtodo fue desarrolla para determinar la gravedad especfica de la parte slida del suelo; est normalizado por ejemplo segn la ASTM D854 (70); sin embargo es posible usar para materiales rocosos si el mismo es pulverizado. Una vez pulverizado el material, se manipula el mismo como si fuera un suelo y se aplican todos los procedimientos para su ensayo. (Utilizaremos este metodo)

3.2.2 Mtodo petrogrfico

Si un material rocoso est compuesto por n tipos de minerales, cada uno con una gravedad especfica y volumen de slidos , el valor de la gravedad especfica global de los slidos del material rocoso Gs se calcula luego de ponderar cada uno de los valores de los i minerales respecto a su propio volumen.El volumen para cada tipo de mineral se estima a travs de medidas cuantitativas de proporciones de mineral en lminas delgadas con la ayuda del microscopio petrogrfico. En este sentido se aplican tcnicas estadsticas para estimar cada volumen a partir de la medida del rea observada (anlisis modal). Las gravedad especfica de cada mineral est disponible en base de datos petrolgicas.

3.3 IMPORTANCIA Y USO

La necesidad de determinar la gravedad especfica de los slidos de las rocas es el de calcular la relacin de vacos de la misma, a travs del peso unitario de la misma.Los resultados cualitativos y cuantitativos del ensayo de peso relativo de los slidos (gravedad especfica), relativamente sencilla, ofrece informacin crucial para el xito de una operacin de minera, industria o construccin. .Las pruebas de gravedad especfica junto con la densidad aparente ofrecen informacin clave que se necesita para planificar y disear operaciones de procesamiento.Podemos mencionar tambin la importancia del valor de la gravedad especfica para el clculo en la relacin de vacos en un suelo, es utilizada en el anlisis hidromtico y sirve para graficar la recta de saturacin mxima en el ensayo de Compactacin Proctor.

El Peso especfico relativo de los slidos es una propiedad ndice que debe determinarse a Todas la rocas, debido a que este valor interviene en la mayor parte de los clculos relacionados con la Mecnica de rocas, en forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales. Una de las aplicaciones mas comunes de la densidad (Gs), es en la obtencin del volumen de slidos, cuando se calculan las relaciones gravimtricas y volumtricas.

3.4 CONSIDERACIONES PREVIAS AL ENSAYO

Calibracin del picnmetro.1. Se limpia y se pesa el picnmetro, anotndose su masa. Se llena de agua destilada a la temperatura ambiente y se determina la masa (Ma). Se mide la temperatura del agua con la aproximacin de 1C(Ti).2. A partir de la masa Ma, determinar la temperatura Tb, se prepara una tabla de valores de masa Ma, para una serie de temperaturas que son probables prevalezcan cuando se determine las masas Mb. Los valores de Ma, se calculas con la siguiente ecuacin_

Siendo:Ma = Masa del picnmetro con agua, en gramos.Mf = Masa del picnmetro, en gramos.Ti = Temperatura del agua observada, en CTx = Cualquier otra temperatura observada, enC

TABLA 1 Densidad relativa del agua y factores de conversin K para diferentes temperaturas.

Temperatura CDensidad relativa del agua (g/ml)Factor de correccin K

180.99862441.0004

190.99843471.0002

200.99823431.0000

210.99802330.9998

220.99780190.9996

230.99757020.9993

240.99732860.9991

250.99707700.9988

260.99681560.9986

270.99654510.9983

280.99626520.9980

290.99597610.9977

300.99567800.9974

Fuente: Norma tcnica peruana 339.131

En el ensayo realizado se tomar la temperatura de 20C, por ende el factor de correccin ser K = 1.0000

3.5 MUESTRA

La muestra puede ensayarse con su contenido natural de humedad o puede tambin ensayarse seca al horno. La cantidad mnima de muestra cuando se use en forma seca y un frasco volumtrico debe ser de 25 gr. Cuando se use una botella con tapn la cantidad mnima a ser usada es de 10 gr.TABLA2

Capacidad del picnmetro (cm3)Cantidad requerida aproximadamente

10025 35

25055 65

500120 130

Fuente.- MTC E 113-2000 / Pag.4

3.5.1 Muestras que contienen humedad natural: Cuando la muestra contiene su humedad natural, masa Mo, de muestra seca al horno, se determina al final del ensayo, por evaporacin del agua en un horno a la temperatura de 100 C +- 5C.

3.5.2 Muestras secas al horno: La muestra se seca en un horno hasta peso constante (ms o menos 12 h), a una temperatura de 100 C +- 5C. Se enfra en desecador y se pesa despus de su extraccin. (El ensayo realizado se har con Muestra seca.)

4. ROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL4.1 EQUIPOS Y MATERIALES USADOS

Picnmetro.- Frasco volumtrico con capacidad de 250 cm3 con tapn. El tapn del frasco debe ser colocable con faciclidad a una profundidad fijo en el cuello del frasco

Balanza.- Balanza con aproximacin al 0.01 gr cuando se use el frasco volumtrico.

Cocina.- Cocina que se encuentra en el laboratorio, equipada con un baln de gas. Servir para ayudar a quitar los vacis dentro de picnmetro.

Bureta.- De material plstico, nos ayudar a insertar agua dentro del picnmetro.

Enbudo.- Pequeo, nos ayudar a insertar la muestra dentro del picnmetro.

Martillo de goma.- Nos ayudar a disgregar la muestra de roca.

4.2 PROCESO SEGUIDO

PASO1.- En un recipiente metlico disgregamos la muestra de roca con ayuda del martillo de goma.

PASO2.- Colocamos el material en taras y pesamos una cantidad aproximada de 100 gr.

PASO3.- Colocamos el material pesado en el picnmetro.

PASO4.- Aadimos agua hasta las partes de la marca del picnmetro y lo llevamos a bao mara por un tiempo de 10 minutos

PASO5.- Retiramos las muestras del bao mara y dejamos enfriando.

PASO6.- Con ayuda de la bureta llenamos con agua el picnmetro hasta llegar a la marca que posee en el cuello. Pesamos y tomamos nota de este valor.

PASO7.- Retiramos toda el agua y material del picnmetro, hasta que quede completamente limpio. Llenamos esta vez solo con agua, haciendo que el agua alcance la marca del cuello del picnmetro. Pesamos y tomamos nota de este valor.

5. CALCULOS Y RESULTADOS5.1 DATOS OBTENIDOS DURATE EL ENSAYO

ENSAYO DE PESO ESPECIFICO RELATIVO DE LOS SOLIDOS

Ensayo Nro01Unidades

Peso del Picnmetro101.78gr

Peso del picnmetro ms muestra seca205.89gr

Peso de la muestra + picnmetro + agua413.40gr

Peso del picnmetro + agua351.72gr

5.2 ECUACIONES QUE SE USARON

Donde: Mo = Masa de la muestra seca. Ma = Masa del picnmetro llena de agua (hasta la marca) Mb = Masa del picnmetro con muestra y agua (hasta la marca en el cuello del picnmetro)

5.3 RESULTADOS

ENSAYO DE PESO ESPECIFICO RELATIVO DE LOS SOLIDOS

Ensayo Nro01Unidades

Peso del Picnmetro101.78gr

Peso del picnmetro ms muestra seca205.89gr

Peso de la muestra 104.11gr

Peso de la muestra + picnmetro + agua413.40gr

Peso del picnmetro + agua351.72gr

6. INVESTIGACION

TABLA 3 .-VALORES TIPICOS DE LA GRAVEDAD ESPECFICA DE LAS ROCAS

ROCAGs (adimensional)

Andesita2,2 2,35

Anfibolita2.9 3,0

Arenisca2,3 2,6

Basalto2,7 2,9

Caliza2,3 2,6

Carbn1,0 2,0

Cuarcita2,6 2,7

Creta1,7 2,3

Diabasa2,9

Doloma2,5 2,6

Esquisto2,5 2,8

Gabro3,0 3,1

Gneiss2,7 3,0

Granito2,6 2,7

Grauvaca2,8

Mrmol2,6 2,8

Lutita2,2 2,6

Pizarra2,5 2,7

Riolita2,4 2,6

Sal2,1 2,2

Toba1,9 2,3

Yeso2,3

Fuente: Vallejo Ingeniera Geolgica, pag128 cuadro 3.2

TABLA 4 CLASIFICACIN DE LOS AGREGADOS PARA SER USADOS EN LA PREPARACIN DEL HORMIGN.

Ligeros, Gs < 2.5. Los agregados ligeros, como la arcilla esquistosa y la expandida, la escoria expandida, la Vermiculita, la Perlita, la Piedra Pmez y las Cenizas, se utilizan para producirhormign aislante, para unidades de mampostera o estructural ligero que pesa entre 400 y2000 kg/m3.

Normales, 2.5 < Gs < 2.75. Los materiales principales que se usan en el hormign de peso normal, por lo comn de 2300 a 2500 kg/m3, incluyen las arenas y gravas, roca triturada y escoria siderurgica. Las rocas trituradas de uso ms comn son el Granito, Basalto, Arenisca, Piedra Caliza y Cuarcita.

Pesados, Gs > 2.75. Los agregados pesados, como la Magnetita, la Barita o el Hierro de desecho, se usan para producir hormign de 2900 a 3500 kg/m3, utilizado para blindaje contra la radiacin y para contrapesos de hormign.

FUENTE: http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/05/clasificacion-de-los-agregados-para.html

TABLA5 .- Gravedad especfica de algunos minerales formadores de roca

MineralGravedad Especfica

Galena7.7 a 7.6

Pirita4.9 a 5.2

Magnetita4,4 a 5.2

Barita4,3 a 4,6

Olivino3,2 a 3,6

Piroxeno3,2 a 3,6

Anhidrita2,9 a 3.0

Dolomita2,8 a 3,1

Biotita2,8 a 3,1

Moscovita2,7 a 3,0

Calcita2,7

Clorita2,6 a 3,0

Plagioclasa2,6 a 2,8

Cuarzo2,65

Calcedonia2,6 a 2,64

Ortoclasa2,5 a 2,6

Serpentina2,3 a 2,6

Yeso2,3 a 2,4

Halita2,1 a 2,6

Fuente: Ludger O. Surez-Burgoa, Descripcin del macizo rocoso, Introduccin a la ingeniera de rocas de superficie y subterrnea / Pg. 340 (Cuadro 10.6)

7. RECOMENDACIONES

Con respecto al Mtodo del picnmetro; los valores encontrados no son exactos para el caso de material rocoso, debido a que la accin de pulverizar el mismo genera en algunos de sus minerales constituyentes su expansin, dando de este modo valores errneos de la gravedad especfica. Este error es mayor en materiales rocosos con minerales de tamaos visibles, y en menor proporcin en aquellos con minerales del tamao de las arcillas. De este modo, se recomienda en lo posible determinar este valor a travs del mtodo petrogrfico. Con respecto al agua a utilizar, en lo posible conseguir agua destilada, debido a que este tipo de agua evita la formacin de burbujas de aire, para de este modo evitar cometer errores; teniendo en cuenta que la remocin incompleta del aire atrapado en la suspensin del suelo (roca triturada) es la causa ms importante de error en la determinacin de pesos especficos y tender a bajar e peso especfico calculado. Realizar ms de un ensayo, para de tal manera poder sacar un promedio aritmtico y disminuir el porcentaje de error. Dado que las rocas constan de varias fases distintas de minerales, no tienen una gravedad especfica fija. En cambio, la densidad aparente de una roca se obtiene como resultado del porcentaje de todos minerales de una muestra multiplicado por la gravedad especfica de cada uno de e llo

8. CONCLUSIONES0 Tras haber realizado el ensayo y procesado los datos obtenidos, se obtuvo un valor PESO ESPECFICO RELATIVO A LOS SLIDOS DE Y haciendo uso de la tabla 2, podemos indicar aproximadamente que la gravedad especfica de la roca analizada se encuentra dentro de los intervalos:

Arenisca2,3 2,6

Caliza2,3 2,6

Lutita2,2 2,6

Riolita2,4 2,6

Siendo la Arenisca, Caliza, Lutita de origen Sedimentario y la Riolita de Origen gneo.Descartamos por inspeccin que la roca sea Caliza, Lutita o Riolita. Quedando como alternativa Arenisca.Como dato adicional podemos mencionar que la roca Arenisca es ampliamente usado en la industria de la construccin.

La necesidad de determinar la gravedad especfica de los slidos de las rocas es el de calcular la relacin de vacos de la misma, a travs del peso unitario de la misma.Los resultados cualitativos y cuantitativos del ensayo de peso relativo de las rocas (gravedad especfica), relativamente sencilla, ofrece informacin crucial para el xito de una operacin de minera, industria o construccin.

9. BIBLIOGRAFA USADA

Ludger O. Surez-Burgoa, Descripcin del macizo rocoso, Introduccin a la ingeniera de rocas de superficie y subterrnea (2da edicin) Joseph E. Bowle Manual de laboratorio en suelos en Ingeniera Civil. (Experimento N 7) Luis I. Gonzles de Vallejo. Ingeniera Geolgica http://www.lms.uni.edu.pe/Determinacion%20de%20la%20gravedad%20especifica.pdf