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.