MÉTODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE PARTÍCULAS SÓLIDAS.

METODO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE PARTICULAS SOLIDAS. 

 

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Peso Especifico

El peso específico del suelo, también conocida como gravedad especifica del suelo, es la relación entre el peso y su volumen, como un valor dependiente de la humedad, de los huecos de aire y del peso específico de las partículas sólidas. Para evitar confusiones, las determinaciones de los ensayos de laboratorio facilitan por un lado el “peso específico seco” y por otro la humedad.

Este término es diferente de la densidad del suelo, que establece una relación entre la masa y el volumen. También suele utilizarse un valor adimensional denominado, peso especifico 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. 

Ensayos Densidad de  Particulas Solidas

1.- Alcance y Campo de Aplicación

Esta norma establece el procedimiento para determinar la densidad de partículas sólidas de suelos que se componen de partículas menores que 5 mm, mediante un picnómetro.

  • Esta norma establece el procedimiento para determinar la densidad de partículas sólidas de suelos que se componen de partículas menores que 5 mm, mediante un picnómetro.
  • Cuando el suelo se compone de partículas mayores que 5 mm se debe aplicar el método de determinación de densidad real de las gravas, según NCh1117.
  • Cuando el suelo se compone de partículas mayores y menores que 5 mm, se debe separar en el tamiz de 5 mm (» ASTM Nº4) determinar y registrar el porcentaje en masa seca de ambas fracciones y ensayarlas por separado con el método El resultado debe ser el promedio ponderado de ambas fracciones.

2.-  Referencias

  • NCh179 Mecánica de suelos – Símbolos, unidades y definiciones.
  • NCh1117 Aridos   para   morteros    y hormigones – Determinación de las densidades real y neta, y la absorción de agua de las gravas.
  • NCh15081) Mecánica de suelos – Guía para la investigación y el muestreo de suelos y rocas.
  • NCh1515 Mecánica de suelos – Determinación de la humedad.
  • NCh1533 1) Mecánica de suelos – Determinación de la granulometría.

3.- Aparatos para determinar la Densidad de Partículas Solidas.

3.1  Picnómetro

Frasco volumétrico con una capacidad igual o mayor que 100 ml o una botella con  tapón con una capacidad igual o mayor que 50 ml; el tapón debe ser del mismo material que la botella, de forma y tamaño tales que pueda ser insertado fácilmente a una profundidad marcada en el cuello de la botella, y debe tener una perforación central que permita la eliminación de aire y agua sobrante.

NOTA – El uso del frasco o la botella es optativo pero, en general, debe usarse el frasco para suelos cuyo tamaño máximo de partículas requiera muestras mayores.

3.2 Balanza

Con precisión de 0,01 g si se emplea el frasco o con precisión de 0,001 g si se emplea la botella.

3.3   Reductor de presión

 Aspirador o bomba de vacío y sus accesorios.

3.4  Herramientas y accesorios

Recipientes para las muestras, brochas, poruña, embudo, termómetro, estufa, secador, entre otros.

4.- Acondicionamiento de la muestra de Ensayo para determinar la Densidad de Partículas Solidas

La muestra de ensayo puede estar con su humedad natural o seca en estufa:

  • Muestra de ensayo con su humedad natural

Su masa seca (ms ) se debe determinar y  registrar al  final del ensayo, vaporando el agua en estufa a 110ºC ± 5ºC.

Las muestras de suelo arcilloso con su humedad natural deben dispersarse antes  de  colocar en el frasco empleando el equipo dispersor especificado en el ensayo de granulometría según NCh1533.

NOTA – El volumen mínimo que puede prepararse con el equipo dispersor es tal que se necesita un frasco de 500 ml como picnómetro.

  • Muestra de ensayo seca en estufa

Se debe secar hasta masa constante en una estufa a 110ºC ± 5ºC, enfriar en un secador, pesar y registrar su masa seca ( ms ). A continuación la muestra debe sumergirse en agua destilada por a lo menos 12 h.

NOTA – El secado de ciertos suelos a 110ºC puede extraer humedad de composición o hidratación. En tales casos el secado debe efectuarse con presión de aire reducida y a temperatura más baja (ver NCh1515).

Cuando se elimina cualquier porción de la muestra original de suelo al preparar la muestra, debe indicarse en el informe la porción sobre la cual se ha efectuado el ensayo.

5.-  Procedimiento de Determinar la Densidad de Partículas Solidas

  • Colocar la muestra en el picnómetro, cuidando de evitar pérdidas del material cuando ya se ha determinado su masa seca. Agregar agua destilada cuidadosamente, evitando la formación de burbujas, hasta alcanzar aproximadamente 3/4 de la capacidad del frasco, o la mitad de la capacidad de la botella.
  • Remover el aire atrapado por uno de los siguientes procedimientos:

Someter el contenido a un vacío parcial (presión de aire igual o menor que 13,3 kPa » 100 mm Hg). Para evitar un burbujeo excesivo se va aplicando un vacío gradual que se aumenta lentamente hasta el máximo, el cual deberá mantenerse  durante  15 min, por lo menos, para conseguir un desaireado completo. El picnómetro debe agitarse suavemente para ayudar a la remoción del aire;

Calentar o hervir por a lo menos 10 min haciendo girar ocasionalmente  el picnómetro para ayudar a la remoción del aire. Posteriormente  someter  el contenido a presión de aire reducida;

Si no se cuenta con sistema de vacío se puede colocar el picnómetro en un baño maría de glicerina. Por lo general, 10 min de hervor son suficientes para expulsar el aire contenido en el material (ocasionalmente el picnómetro debe girarse para ayudar a la remoción del aire). En este caso, debe esperarse a que el picnómetro alcance nuevamente la temperatura ambiente para proseguir la prueba.

  • Tapar el picnómetro con la muestra y cuando corresponda dejar enfriar a temperatura ambiente.
  • Agregar agua destilada hasta llenar el picnómetro. Limpiar y secar el exterior con un paño limpio y seco. Determinar y registrar la masa del picnómetro con la muestra  y  el agua ( Mm ). Determinar y registrar la temperatura de ensayo del contenido ( tx ) aproximando a 1ºC.

NOTA – Es recomendable efectuar dos veces cada prueba a fin de obtener una comprobación.

6.- Expresión de Resultados al Determinar la Densidad de Partículas Solidas

Calcular la densidad de partículas sólidas de acuerdo con la fórmula siguiente:

FORMULA DENSIDAD DE PARTICULAS SOLIDAS

en que:

rs        =        densidad de partículas sólidas, g/cm 3 (kg/A);

ms        =        masa seca de la muestra de ensayo, g;

Ma      =        masa del picnómetro más el agua a la temperatura de ensayo, g

[este valor debe tomarse de la tabla de valores Ma, preparada de acuerdo con 6 e)];

Mm     =        masa del picnómetro más la muestra y el agua a la temperatura de ensayo, g.

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