DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL

DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS

Y DEL LLENANTE MINERAL

I.N.V. E – 128 – 07

1. OBJETO

1.1 Este método de ensayo se utiliza para determinar la gravedad específica de los

suelos y del llenante mineral (filler) por medio de un picnómetro. Cuando el

suelo está compuesto solo de partículas mayores que el tamiz de 4.75 mm

(No. 4), se deberá seguir el método de ensayo para determinar la Gravedad

Específica y la Absorción del Agregado Grueso, norma INV E – 223. Cuando

el suelo está compuesto por partículas mayores y menores que el tamiz de 4.75

mm (No. 4), se utilizará el método de ensayo correspondiente a cada porción

(normas INV E – 222 e INV E – 223). El valor de gravedad específic a para el

suelo será el promedio ponderado de los dos valores así obtenidos. Cuando el

valor de la gravedad específica sea utilizado en cálculos relacionados con la

porción hidrométrica del Análisis Granulométrico de Suelos (norma INV E –

124), la gravedad específica se debe determinar de la porción de suelo que

pasa el tamiz de 2.00 mm (No.10), de acuerdo con el método que se describe

en la presente norma.

Nota 1.- Cuando el suelo tenga partículas mayores y menores que el tamiz de 4.75 mm (No.4),

la gravedad específica media ponderada del suelo se deberá calcular así:

1 2

% .4 % .4

100

G

Retenidotamiz No

G

Pasa tamiz No

G a promedio

+

=

donde:

Ga prom edio = gravedad Específica promedio del suelo;

G1 = gravedad Específica de los sólidos (Pasa tamiz No.4) determinado con el método

establecido en esta norma, y

G

2

= gravedad específica aparente (Retenido en el tamiz No.4) (según norma INV E –

223).

Los valores de gravedad específic a se deben expresar con 3 cifras

significativas.

1.2 Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la norma.

1.3 Esta norma no pretende considerar los problemas de seguridad asociados con

su uso. Es responsabilidad de quien emplee esta norma el establec imiento de

prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y la aplicación de limitaciones

regulatorias antes de su empleo.

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2. DEFINICIÓN

Gravedad específica – Es la relación entre la masa de un cierto volumen de

sólidos a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada

y libre de gas , a la misma temperatura.

3. USO Y SIGNIFICADO

3.1 La gravedad específica de un suelo se usa en casi toda ecuación que exprese

relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material.

3.2 El término partículas sólidas, como se usa en ingeniería geotécnica , hace

relación a las partículas minerales que aparecen naturalmente y que no son

prácticamente solubles en agua. Por lo tanto, la gravedad específica de

materiales que contengan materias extrañas (tales como cemento, cal, etc.),

materia soluble en agua (tal como cloruro de sodio) y suelos conteniendo

materia con gravedad específica menor de uno, típicamente requieren un

tratamiento especial o una definición particular de gravedad específica.

4. EQUIPO

4.1 Picnómetro – El picnómetro debe ser un frasco con tapón o un frasco

volumétrico con una capacidad mínima de 250 ml. El volumen del picnómetro

debe ser de 2 a 3 veces mayor que el volumen de la mezcla del suelo con agua

usada durante la actividad de extracción de aire en la prueba.

El frasco con tapón fija mecánicamente el volumen. No se debe mojar el

frasco por fuera porque crearía cambios en el equilibrio térmico. Al usar un

frasco con tapón, se debe asegurar que el tapón esté correctamente marcado y

que corresponde al frasco.

4.2 Equipo para extraer el aire atrapado – Para extraer el aire atrapado se puede

usar uno de los siguientes:

4.2.1 Bomba de vacío – Capaz de producir un vacío parcial de 100mm de mercurio

(Hg) de presión absoluta.

4.2.2 Reverbero o Mechero Bunsen – Capaz de mantener una temperatura suficiente

para hervir agua.

Nota 2.- Un vacío parcial de 100 mm de Hg de presión absoluta, es aproximadamente

equivalente a 660 mm (26”) Hg de la lectura del medidor de vacío al nivel del mar.

4.3 Horno – Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ±

5°C (230 ± 9°F).

4.4 Balanzas – Con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g

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4.5 Pipeta .

4.6 Termómetro – Un termómetro capaz de medir temperaturas entre los limites en

que se está llevando a cabo la prueba, graduado con precisión de 0.1°C

(0.18°F) y con una profundidad disponible para inmersión entre 25 y 80 mm.

No se deben emplear termómetros de inmersión total. Se pueden usar un

termómetro de precisión de mercurio para uso general o un termómetro digital

que abarque de -1 a 57°C.

4.7 Desecador – Un recipiente desecador o una jarra desecadora de tamaño

apropiado, que contenga sílice gelatinosa o sulfato anhidro de calcio. Es

preferible usar un desecante que cambie de color para indicar cuando requiere

reposición.

4.8 Recipiente con aislante – Una nevera de icopor con su tapa o un recipiente

similar con capacidad para contener entre tres y seis picnómetros más un

beaker, una botella de agua y un termómetro. Esto se requiere para tener un

ambiente de temperatura controlada en el cual los cambios sean uniformes y

graduales .

4.9 Embudo – Un embudo de superficie anticorrosiva y lisa con un cuello que se

extienda más allá de la marca de calibración del frasco volumétrico o el sello

de taponamiento en los frascos con tapón. El diámetro del cuello del embudo

debe ser lo suficientemente grande para permitir el paso fácil de los sólidos.

4.10 Tubo para llenar el picnómetro – Con ventilaciones laterales (opcional). Un

dispositivo que facilite la adición de agua desaireada al picnómetro sin alterar

la mezcla de suelo y agua. El dispositivo debe fabricarse de la siguiente forma:

Se tapona un tubo plástico de 1/4 a 3/8 de pulgadas de diámetro en un extremo

y se abren dos orificios pequeños justo arriba de la conexión. Los orificios de

ventilación deben estar perpendiculares al eje del tubo y diametralmente

opuestos. Se conecta una válvula al otro extremo del tubo y una tubería a la

válvula desde el abastecimiento de agua desaireada.

4.11 Tamiz de 4.75 mm (No.4)

5. CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO

5.1 Se limpia, se seca, se pesa y se registra la masa del picnómetro vacío (Wf), con

aproximación a 0.01g. Cuando se esté calibrando la botella con tapón, la masa se debe

determinar con aproximación de 0.001g.

Nota 3.- Por ejemplo, la limpieza del picnómetro se puede efectuar con amoníaco o algún disolvente de

grasa; en seguida se enjuaga con agua destilada y se deja escurrir colocándolo boca abajo. Posteriormente

se lava con alcohol, dejándolo escurrir. Finalmente se lava con éter, eliminando así los vapores al dejar el

picnómetro boca abajo durante 15 min.

5.2 Se llena con agua desaireada a temperatura ambiente, hasta que la parte inferior del

menisco coincida con la marca de calibración.

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5.2.1 Se recomienda quitar el exceso de agua y dejarla a nivel de la marca de calibración.

Este método reduce la posibilidad de alterar el equilibrio térmico al reducir el número

de veces que se abre el recipiente aislante.

5.2.2 El agua debe ser desaireada para asegurar ausencia de burbujas en ella. El agua puede

desairearse hirviéndola, aspirando con la bomba de vacío, combinando aspiración y

calor o con un dispositivo para este fin. Esta agua sin aire no se debe usar hasta que no

haya alcanzado la temperatura ambiente. Esta agua debe añadirse al picnómetro

siguiendo la guía que se da en la sección 7.5.

5.3 Se pueden calibrar hasta seis picnómetros a la vez en cada recipiente aislante. Se pone

el picnómetro en el recipiente aislante con tapa, junto con el termómetro (en un beaker

con agua), tapón (si se está usando un picnómetro con tapón), agua desaireada en una

botella y una pipeta. Se deja que el picnómetro alcance el equilibrio térmico (por lo

menos tres horas). La temperatura de equilibrio debe estar dentro de los 4°C de la

temperatura ambiente y entre 15 y 30°C.

5.4 Se acerca el recipiente aislante a la balanza o viceversa, se abre el recipiente y se seca

un picnómetro. Sólo debe tocarse el aro del picnómetro para evitar que el calor de la

mano altere el equilibrio térmico: Trabájese ya sea en el recipiente aislante o colocando

el picnómetro en una lámina aislante (icopor) mientras se ejecutan los ajustes en el

nivel del agua.

5.4.1 Si se usa un frasco volumétrico como picnómetro, se ajusta el agua hasta la marca

calibradora con el fondo del menisco al nivel de la

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