PESO ESPECÍFICO RELATICO DE LA ARCI AR CILL LLA A 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 tem peratura del agua. Objetivos Específicos:
Hacer conocer al estudiante el método general de la obtención del peso específico relativo la arcilla , compuesto por por partículas pequeñas que 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 g eneral 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 temperat ura 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
1 2 3 4 5
30 25 19 16 15
PESO (matraz+agua+arcilla) [gr] 710.04 710.08 709.91 709.87 709.78
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
PARÁMETROS TEMPERATURA (°C) PESO DEL SUELO SECO (gr) PESO DEL FRASCO + AGUA (gr) PESO DEL FRASCO + SUELO+ AGUA (gr) PESO ESPECÍFICO FACTOR DE CORRECIÓN (K=0,99791) PESO ESPECÍFICO CORREGIDO
= 2.82
TABLA DE RESULTADOS 1 2 3 30 25 19 80 80 80
4 16 80
5 15 80
PROMEDIO 80,00
659,16
658,2
658,1
657,96
657,67
658,22
710,04
710,08
709,91
709,87
709,78
709,94
2,751
2,712
2,854
2,883
2,885
2,82
0,99791 0,99791 2,756
2,717
0,99791 2,859
0,99791 0,99791 2,889
2,891
0,99791
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.