PESO ESPECÍFICO DE LABORATORIO LOS SUELOS Y LLENANTE … · 2018. 1. 11. · Manual de Prácticas de Laboratorio de Pavimentos Peso Específico (Filler) Universidad De Los Andes

Peso Específico (Filler)

PESO ESPECÍFICO DE LOS SUELOS Y LLENANTE

MINERAL (FILLER)

Tutor: Gioconda G. de Celis

Tesista: Yucely Albornoz

Marzo 2014

LA

BO

RA

TO

RIO

LA

BO

RA

TO

RIO

LA

BO

RA

TO

RIO

LA

BO

RA

TO

RIO

Manual de Prácticas de Laboratorio de Pavimentos Peso Específico (Filler)

Universidad De Los Andes 221

5.4.2. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL PESO ESPECÍFICO DE LOS SUELOS Y LLENANTE MINERAL (FILLER)

MÉTODO DE ENSAYO

COVENIN ASTM AASHO

- D 854-58 T 100

5.4.2.1. INTRODUCCIÓN

Este método de ensayo tiene como objetivo determinar la gravedad específica (Gs) de

los suelos que pasan el tamiz 4.75 mm (Nº 4) por medio de un picnómetro.

Se define como gravedad específica de la fase sólida de un suelo, la relación entre la

gravedad específica de las partículas del suelo y la gravedad específica del agua a una

temperatura de referencia especificada.

Cuando el valor de Gs es usado para el cálculo de Hidrometría se propone que el

ensayo sea hecho con el material pasante por el tamiz 2 mm (Nº 10).

Cuando el suelo contiene las partídulas mayores que el tamiz 4.75 mm (Nº 4), se debe

utilizar el método de ensayo de la A.S.T.M. C 127, que permite conocer el peso específico por

absorción de los agregados (finos y gruesos).

El análisis de peso específico de los suelos finos se determina generalmente con

picnómetro, es decir, mediante la medición de la masa del agua desalojada por la muestra

del suelo.

El peso unitario de los sólidos, se obtiene en la práctica como la relación entre el peso

de los sólidos y el volumen de agua que desalojan.

Existen dos métodos para realizar el ensayo de peso específico.

a) Método A para muestra secada al horno.

b) Método B para muestra húmeda (humedad natural).


222 Facultad de Ingeniería – Escuela de Civil

Nota 1: Para muestra con materia orgánica, de alta plasticidad y suelo de grano fino se debe usar

preferiblemente el Método B.

La muestra puede ser utilizada con su contenido de humedad natural o luego de secada

al horno, método A o B, según lo requiera el tipo de suelo.

Suelos cuyas características se alteran por el secado previo, deben ser ensayados por el

método (a), con su contenido de humedad natural.

En caso contrario, se utiliza el método (b), suelos secados al horno.

5.4.2.2. OBJETIVO

Determinarel peso específico de los sólidos de la fracción fina de un suelo.

5.4.2.3. DURACIÓN

Para realizar el ensayo y obtener los resultados se estiman 36 horas.

5.4.2.4. EQUIPOS E IMPLEMENTOS

�� Picnómetros, Matraz o Frasco Gattore con capacidad de 100 ml a 500 ml.

�� Balanza con capacidad de 20 Kg y 1g de sensibilidad.

�� Balanza con capacidad de 1200 g. y 0.01 g de sensibilidad.

�� Un par de guantes de asbesto.

�� Horno eléctrico con control de temperatura de 105 ºC ± 5 ºC.

�� Bomba de vacío, con tuberías y conexiones para cada frasco, o dispositivo para hervir

el contenido del picnómetro.

�� Termómetro, con una apreciación de 0,5 ºC.

�� Cápsula de evaporación.

�� Tamiz Nº 10 (2,0 mm).

�� Pipeta o frasco lavador.

�� Termómetro con rango de 0.5 ºC.



Picnómetro Bomba de vacío

Figura N°1, Equipos necesarios para el ensayo

5.4.2.5. PROCEDIMIENTO

�� Preparación del material

De la muestra preparada por el método del cuarteo:

Método A

Muestra secada en el horno

a) Se debe secar la muestra en el horno a una temperatura constante, de 105 ºC + 5 ºC, si

es inorgánica y para los suelos con presencia de materia orgánica la temperatura será

de 60 ºC.



Este material será representativo de la muestra total. En todo caso la muestra deberá ser

más grande que su mínima masa en estado seco de acuerdo a la tabla N° 1.

Tabla N°1, Características del material a ensayar

Máximo Tamaño de la Partícula

Tamaño de Tamiz Estándar

Masa Mínima de la Muestra de Ensayo (g)

2 mm Nº 10 20

4,75 mm Nº 4 100

b) Se toman de 25 gramos a 50 gramos de suelo seco que pase el tamiz Nº 10.

c) Se selecciona un picnómetro con una capacidad entre 100 ml y 500 ml.

NOTA 2: Antes de proceder al ensayo, el picnómetro debe ser calibrado para pesos del picnómetro con

aguas a diferentes temperaturas.

Se pesa el picnómetro seco y limpio en la balanza de 0.01 g de sencibilidad y se anota el

valor obtenido en la planilla de ensayo.

Ejemplo 1:

Peso del picnómetro = 99,35 g

d) Con la ayuda de un embudo se agrega la cantidad de material según la capacidad del

picnómetro.

Por ejemplo: para un picnómetro de 250 ml se debe agregar 25 g de suelo y para uno

de 500 ml agregar aproximadamente 50 g de suelo.

Luego se procede a anotar este peso, como peso del picnómetro más suelo, en la

planilla de ensayo.

e) Una vez obtenido el peso de material a ensayar, se procede a añadir agua destilada

hasta alcanzar tres cuartas partes de la capacidad del picnómetro y se deja en reposo

durante 16 horas mínimo.

f) Pasadas las 16 horas de saturación, se procede a sacar el aire atrapado en el suelo, por

medio de una bomba de vacío, que se conecta en el picnómetro mediante un tubo

succionador, durante un lapso de 15 minutos.



g) Después de los 15 minutos de expulsar los vacíos, se le agrega agua hasta la mitad del

picnómetro y se continúa el procedimiento durante 15 minutos más.

h) Una vez terminado de extraer los vacíos del suelo se le agrega agua destilada y se

enrasa con un vidrio enrasador de peso y dimensiones conocidas.

i) Luego se procede a pesar el conjunto picnómetro + agua + suelo + vidrio. Se anota este

peso como peso del Picnómetro + agua + suelo en la planilla o hoja de registro.

Método B

Muestra húmeda

El material obtenido por cuarteo, se le toma y se trabaja a la misma humedad referida.

a) Se coloca en una cápsula de evaporación la cantidad de muestra necesaria, de cuerdo a

la capacidad del picnómetro que se va a utilizar.

Nota 3: La cantidad de masa de material depende del tamiz Nº 4 (100 g) o el tamiz Nº 10 (20 g), en la

tabla N°2 se hace referencia a la capacidad del picnómetro.

Tabla N°2 Capacidad del picnómetro

CAPACIDAD DEL PICNÓMETRO

CAPACIDAD REQUERIDA (g)

100 cm3 25 – 35

250 cm3 55 – 65

500 cm3 120 – 130

b) Empleando una espátula se mezcla el material con suficiente agua destilada, hasta

formar una masa pastosa.

c) Se coloca la muestra en un picnómetro y se llena con agua destilada hasta

aproximadamente la mitad y se procede a extraer los vacíos igual que en el método A,

hasta el punto i.

Nota 4: En caso de suelos arcillosos, se debe en primer lugar dispensar el especimen, mediante un

agente defloculante tal como indica la norma ASTM D 422 de Hidrometría.



d) Una vez extraídos los vacíos de aire se transfiere, con mucho cauidado, el contenido del

picnómetro a una cápsula de evaporación.

e) Se enjuaga el picnómetro con agua destilada hasta asegurarse que toda la muestra ha

salido del picnómetro.

f) Se introduce la cápsula de evaporación con la muestra en un horno a una temperatura

de 105 ºC ± 5 ºC. y se seca hasta peso constante.

g) Una vez seca la muestra se extrae del horno; y se coloca en el desecador y se

determina el peso del suelo seco con una apreciación de 0,01 g. y se procede a anotar

este peso, por ejemplo:

Wo = 62,80 g

5.4.2.6. CALCULOS

Peso de los sólidos (Ws):

Ws = Wps – Wp (1)

Dónde:

Wps = es el Peso del picnómetro + peso de los sólidos

Wp = es el Peso del picnómetro vacío

Ejemplo 2:

Ws = 116.50 g – 71,50 g

Ws = 45 g

De la curva de calibración del picnómetro se obtiene el peso del picnómetro con agua

destilada (Wpt) hasta la marca de aforo o a capactidad total y la temperatura (T) del ensayo.

La expresión Ws + Wpt – WpWs, representa el peso del volumen del agua (Vs)

desalojada por los sólidos a la temperatura “T” del ensayo.

Ejemplo 3:

Vs = 45.00 g + 330.00 g = 358.60 g

Vs = 16.40 g



(2)

Por lo tanto, la gravedad específica (Gs) se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde:

Ws = es el peso en gramos de los sólidos

Wpws = es el peso del picnómetro + agua + suelo a temperatura Tx.

Gw = es la gravedad específica del agua a la temperatura Tx.

Los valores de Gw, referido a 20 ºC, aparecen reportados en la tabla N° 3.

Ejemplo:

Para 25 °C de la tabla 3, se obtiene:

Gw = 0.998845

Gs20 ºC = 2.744 x 0.998845

Gs20 ºC = 2.741



Tabla N° 3, Densidad del agua y Factores de conversión (K) para varias temperaturas

Temperatura °C

Densidad del Agua

Correcion Factor K

16.0 0.99897 1.0007

16.5 0.99889 1.0007

17.0 0.99880 1.0006

17.5 0.99871 1.0005

18.0 0.99862 1.0004

18.5 0.99853 1.0003

19.0 0.99843 1.0002

19.5 0.99833 1.0001

20.0 0.99823 1.0000

20.5 0.99812 0.9999

21.0 0.99802 0.9998

21.5 0.99791 0.9997

22.0 0.99780 0.9996

22.5 0.99768 0.9995

23.0 0.99757 0.9993

23.5 0.99745 0.9992

24.0 0.99732 0.9991

24.5 0.99720 0.9990

25.0 0.99707 0.9988

25.5 0.99694 0.9987

26.0 0.99681 0.9986

26.5 0.99668 0.9984

27.0 0.99654 0.9983

27.5 0.99640 0.9982

28.0 0.99626 0.9980

28.5 0.99612 0.9979

29.0 0.99597 0.9977

29.5 0.99582 0.9976

30.0 0.99567 0.9974



5.4.2.7. CRITERIOS DE PRECISIÓN

Los criterios para juzgar la aceptabilidad de los resultados del ensayo de gravedad

específica obtenidos por este método de ensayo en materiales que pasan el tamiz de 4.75

mm (Nº 4) o 2,00 mm (Nº 10), se dan en la tabla Nº 4 (Estimados de precisión); la estimación

de precisión para materiales que pasan el tamiz de 2,00 mm están basados en los resultados

del “Programa de eficiencia del Laboratorio de Materiales, de Referencia (AMRL) de la

AASHO” en ensayos realizados en materiales que pasen el tamiz de 2,00 mm (Nº 10) para

este método de ensayo y el AASHO T 100.

Tabla N° 4 Estimados de Precisión A

MATERIAL Y TIPO DE INDICE

Desviacion estandar B Rango aceptable de resultados C

Pasante

4,75 mm (N°4)

Pasante

2,00 mm (N°10)

Pasante

4,75 mm (N°4)

Pasante

2,00 mm (N°10)

Precision de un operador

Suelos Cohesivos

Suelos no cohesivos

0,021

D 0,021

D 0,06

D

0,06

D Precision de varios

Laboratoristas

Suelos Cohesivos

Suelos No Cohesivos

0,056

D

0,041

D

0,16

D

0,12

D ALos valores dados en las columnas 2 y 3 son los estándares de desviación que han sido encontrados y son apropiados para

los materiales descritos en la columna 1. Los valores dados en las columnas 4 y 5 son los límites que no deben ser

excedidos por la diferencia entre las dos pruebas conducidas propiamente. B Estos números representan respectivamente los límites (1s) descritos en la práctica C 670. C Estos números representan los límites (d2s) como se describen en la practica C 670. D Criterios para designar los valores de desviación estándar para suelos no cohesivos no disponibles a la presente fecha.



Tabla N° 5, Calibración de picnómetros para Peso Específico a diferentes temperaturas

PICNÓMETROS DE 250 CC A CAPACIDAD TOTAL

Temperatura °C

Densidad del agua

Picnometro 1 Picnometro 2 Picnometro 3

19.0 0.99843 466.21 428.06 431.55

20.0 0.99823 466.15 428.00 431.50

21.0 0.99802 466.09 427.95 431.44

22.0 0.99780 466.03 427.89 431.39

23.0 0.99757 465.97 427.83 431.32

24.0 0.99732 465.90 427.76 431.26

25.0 0.99707 465.83 427.70 431.19

26.0 0.99681 465.76 427.63 431.12

27.0 0.99654 465.68 427.56 431.05

28.0 0.99626 465.60 427.48 430.98

29.0 0.99597 465.52 427.41 430.90

30.0 0.99567 465.44 427.33 430.82

VOLUMEN 276.98 263.97 265.54

PESO + VIDRIO 189.66 164.50 166.43

Gráfico 1, Calibración de picnómetros de 250 cc a diferentes temperaturas



Tabla N° 6, Calibración de frascos para Peso Específico a diferentes temperaturas

Temp °C Densidad del Agua

FRASCOS DE 250 CC A CAPACIDAD TOTAL

SUELOS 1 SUELOS 2 SUELOS 3 SUELOS 4 SUELOS 5 SUELOS 6

19.0 0.99843 491.18 491.07 490.39 490.44 490.59 491.18

20.0 0.99823 491.12 491.02 490.34 490.39 490.54 491.13

21.0 0.99802 491.07 490.96 490.29 490.33 490.48 491.07

22.0 0.99780 491.01 490.91 490.23 490.28 490.43 491.02

23.0 0.99757 490.95 490.84 490.17 490.21 490.37 490.96

24.0 0.99732 490.88 490.78 490.10 490.15 490.30 490.89

25.0 0.99707 490.82 490.71 490.03 490.08 490.23 490.82

26.0 0.99681 490.75 490.64 489.96 490.01 490.16 490.75

27.0 0.99654 490.68 490.57 489.89 489.94 490.09 490.68

28.0 0.99626 490.60 490.50 489.82 489.87 490.02 490.61

29.0 0.99597 490.53 490.42 489.74 489.79 489.94 490.53

30.0 0.99567 490.45 490.34 489.66 489.71 489.86 490.45

VOLUMEN 264.23 265.74 265.09 265.87 265.21 265.16

PESO + VIDRIO 227.36 225.75 225.72 224.99 225.80 226.44

Gráfico 2, Calibración de frascos de 250 cm3 a diferentes temperaturas



Tabla N° 7, Calibración de frascos de 500 cm3 para Peso Específico de diferentes suelos

Temp °C

Densidad del Agua

FRASCOS DE 500 CC A CAPACIDAD TOTAL

SUELOS 1 S SUELOS 2 SUELOS 3 SUELOS 4 SUELOS 5 SUELOS 6 SUELOS 7 SUELOS 8 SUELOS 9

19.0 0.99843 767.78 770.06 766.52 769.57 769.32 782.01 769.32 761.81 775.61

20.0 0.99823 767.68 769.96 766.42 768.47 769.22 781.91 769.22 761.71 775.51

21.0 0.99802 767.57 769.86 766.32 768.36 769.11 781.80 769.11 761.60 775.41

22.0 0.99780 767.47 769.75 766.21 768.25 769.00 781.69 769.00 761.50 775.30

23.0 0.99757 767.35 769.63 766.09 768.14 768.89 781.58 768.89 761.38 775.19

24.0 0.99732 767.23 769.51 765.97 768.02 768.76 781.45 768.76 761.26 775.06

25.0 0.99707 767.10 769.38 765.84 767.89 768.64 781.33 768.64 761.13 774.94

26.0 0.99681 766.97 769.25 765.71 767.76 768.51 781.20 768.51 761.00 774.81

27.0 0.99654 766.84 769.12 765.57 767.63 768.38 781.06 768.37 760.87 774.68

28.0 0.99626 766.70 768.98 765.43 767.49 768.24 780.92 768.23 760.73 774.54

29.0 0.99597 766.55 768.84 765.29 767.34 768.09 780.78 768.09 760.58 774.39

30.0 0.99567 766.41 768.69 765.14 767.19 767.94 780.63 767.94 760.44 774.24

VOLUMEN 497.6 497.43 501.68 497.98 498.5 499.15 498.74 497.67 495.40

PESO + VIDRIO 270.96 273.41 265.63 271.37 271.60 283.64 271.36 264.92 280.99

Gráfico 3, Calibración de frascos de 500 cm3 a diferentes temperaturas



Tabla N°8, Calibración de frascos de diferentes volúmenes para Peso Específico

Temp °C Densidad del Agua

FRASCOS DE DIFERENTES VOLUMENES A CAPACIDAD TOTAL

31 30 2 40 25 33

19.0 0.99843 495.12 439.35 495.38 490.41 491.92 630.12

20.0 0.99823 495.07 439.30 495.33 490.36 491.87 630.05

21.0 0.99802 495.01 439.24 495.27 490.30 491.81 629.97

22.0 0.99780 494.96 439.18 495.21 490.25 491.76 629.89

23.0 0.99757 494.89 439.12 495.15 490.19 491.69 629.81

24.0 0.99732 494.83 439.05 495.09 490.12 491.63 629.72

25.0 0.99707 494.6 438.99 495.02 490.05 491.56 629.63

26.0 0.99681 494.69 438.92 494.95 489.98 491.49 629.53

27.0 0.99654 494.62 438.85 494.88 489.91 491.42 629.43

28.0 0.99626 494.55 438.77 494.81 489.84 491.35 629.33

29.0 0.99597 494.47 438.69 494.73 489.76 491.27 629.22

30.0 0.99567 494.39 438.61 494.65 489.68 491.19 629.11

VOLUMEN 265.65 267.33 262.46 265.30 265.54 266.51

PESO + VIDRIO 229.89 172.44 233.33 225.53 226.80 264.19

Gráfico 4, Calibración de frascos de diferentes volúmenes a diferentes temperaturas

Documents

PESO ESPECÍFICO DE LABORATORIO LOS SUELOS Y LLENANTE … · 2018. 1. 11. · Manual de Prácticas de Laboratorio de Pavimentos Peso Específico (Filler) Universidad De Los Andes