idc 04-20141010 gravedad específica d 854

MÉTODO DE PRUEBA

Determinación de la gravedad específica de suelo usando el picnómetro con agua

No. IDC-04Rev. 01Fecha: 20141009

PRÓLOGO

Este método de prueba es una traducción de la norma ASTM D 854-10 “Standard test methods for specific gravity of soil solids by water pycnometer” emitida por la American Society for Testing and Materials (ASTM). La designación de la norma es D 854, el número inmediato indica el año en que se adopto la norma y el número entre paréntesis indica el año de la última re-aprobación

En esta versión traducida al español, además de lo que indica la norma original, se agrega el inciso de objetivo.

1. OBJETIVO. Determinar la gravedad específica de los sólidos que pasan la malla de 4,75 mm (No. 4) del suelo.

2. ALCANCE.

2.1 Este método describe la determinación de la gravedad específica de los suelos que pasan la malla 4,75 mm (retenidos en la malla No. 4) por medio del picnómetro con agua. Cuando el suelo contiene partículas retenidas en la malla de 4,75 mm debe utilizarse el método C 127 (IT-011) y estos métodos deben usarse en suelos que pasan la malla de 4,75 mm.

2.1.1 Los sólidos de suelo para estos métodos de ensayo no incluyen a los sólidos que pudieran ser alterados por estos métodos, contaminados por alguna sustancia prohibida en estos métodos o suelos sólidos altamente orgánicos, tales como material fibroso que flota en el agua.

Nota 1. El método de prueba D 5550 puede usarse para determinar la gravedad específica de los sólidos de suelo que contienen sólidos que se disuelven o flotan en el agua o en donde es impractico usar agua.

2.2 Se describen dos métodos para ejecutar el ensayo. El método que se usa lo determina el solicitante, excepto cuando se prueben los tipos de suelo enlistado en 2.2.1

2.2.1 Método A. Procedimiento para especimenes húmedos se describe en 9.2. Este es el método preferido. Para especimenes de suelos orgánicos, suelos altamente plásticos, de grano fino; tropicales y/o los que contienen haloisita se recomienda el uso del método A.

2.2.2 Método B. Procedimiento para especimenes secados en horno se describe en 9.3

2.3 Todos los valores calculados y observados deben cumplir con lo establecido en la guía para cifras significativas y redondeo -práctica D 6026-.

2.3.1 Los procedimientos usados para especificar como se colectaran, registraran, y calcularan los datos en esta Norma están referidas a las Normas de la Industria. En suma ellas son representativas de las cifras significativas que generalmente deberán conservarse. Los procedimientos no consideran las variaciones en el material, el propósito de la obtención de los datos, los estudios especiales o cualquier otra consideración según el objetivo que persigan los usuarios y su práctica común para incrementar o reducir cifras significativas de datos reportados para ser medidos bajo estas consideraciones.

El alcance de este método de ensayo no abarca la consideración de las cifras significativas usadas en los métodos de análisis de métodos para el Diseño Ingenieril

2.4 Las unidades estándar para expresar los valores son las unidades del Sistema Internacional (SI).

2.5 Esta norma no contempla todos los problemas de seguridad. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas de seguridad e higiene y determinar la aplicabilidad o regular limitaciones previas a su uso.

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3. DEFINICIONES.

3.1 Definiciones. Para las definiciones usadas en estos métodos de ensayo referirse a Terminología D 653

3.2 Definiciones de términos específicos de esta norma:

3.2.1 Gravedad específica de Sólidos del suelo Gs. Es la relación de la masa de un volumen unitario de sólidos de suelo entre la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas a 20 °C de temperatura

4. IMPORTANCIA Y USO.

4.1 La gravedad especifica de un suelo es usada en el calculo de las relaciones gravimétricas del suelo como la relación de vacíos y grado de saturación.

4.1.1 Para calcular la densidad de sólidos de un suelo se utiliza la gravedad específica de los sólidos del suelo. Esto se hace multiplicando su gravedad específica por la densidad del agua (a una temperatura apropiada)

4.2 El término sólidos de suelo se entiende como las partículas minerales que no son fácilmente solubles en agua. Por lo tanto, la gravedad específica de los sólidos de suelo que contienen materiales extraños (como cemento, cal u otros), materia soluble en agua (cloruro de sodio), y suelos que contienen material con una gravedad específica menor a uno, requieren tratamiento especial (Nota 1) o una definición adecuada de su gravedad específica.

4.3 Las balanzas, tamaños de picnómetros y masas de especimenes se establecen para obtener resultados con tres cifras significativas.

Nota 2. La calidad de los resultados producidos por estos métodos de ensayo depende de la competencia del personal que lo realice, de la disponibilidad de equipo y de los recursos materiales necesarios. Los usuarios de estos métodos deben tener la precaución de cumplir con lo citado en la practica D 3740 lo cual no asegura que los resultados sean confiables. La confiabilidad de los resultados depende de muchos factores, la Práctica D 3740 proporciona un medio de evaluar algunos de estos factores.

5. EQUIPO.

5.1 Picnómetro. El Picnómetro de agua podrá ser cualquiera de los siguientes: matraz erlenmeyer, matraz erlenmeyer iodado (yodo), frasco volumétrico con capacidad mínima de 250 ml. El volumen del picnómetro debe ser 2 ó 3 veces mayor que el volumen de la mezcla suelo-agua usada en la parte de desairado de la prueba.

5.1.1 El matraz erlenmeyer coloca mecánicamente el volumen, el de yodo tiene un collar ensanchado que permite colocar el tapón en un ángulo durante el equilibrio térmico y previene el derrame del agua por los lados del frasco cuando se coloca el tapón. El humedecimiento del exterior del frasco es indeseable, porque crea cambios en el equilibrio térmico. Al usar el matraz erlenmeyer de yodo hay que asegurarse que el tapón este apropiadamente etiquetado con su respectivo frasco.

5.2 Balanza. Debe cumplir con los requisitos de la especificación D 4753 para balanzas con aproximación de 0,01 g, cuando se usan picnómetros de 250 ml, la capacidad de la balanza debe ser al menos de 500 g y cuando se usan picnómetros de 500 ml la capacidad de la balanza debe ser al menos de 1 000 g.

5.3 Horno de secado. Horno con control termostático, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 5 ºC (230 9 F) en toda la cámara de secado. Estos requisitos generalmente se cumplen usando un horno de uso rudo.

5.4 Termómetro. Capaz de medir la temperatura en un rango dentro del cual se desarrollara la prueba, graduado con divisiones de 0,1 ºC con un error máximo permisible de 0.5 ºC, con un rango de

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profundidad para la inmersión de las pruebas entre 25 y 80 mm. No se deben usar termómetros de inmersión total. Un termómetro de mercurio de precisión para propósitos generales o un termómetro digital dentro de un rango de –1 a 57 °C cumplirán con estos requerimientos. Los termómetros deben estar calibrados por CENAM o alguna otra institución que se dedique a calibrar, con una antigüedad no mayor a 12 meses.

5.5 Desecador .Un desecador de tamaño adecuado que contenga gel sílica o sulfato de calcio anhídrido.

Nota 3. Es preferible usar un desecador que cambie de color para indicar cuando éste necesita ser sustituido.

5.6 Equipo para remover el aire atrapado. Para remover el aire atrapado (proceso de desairado), usar uno de los siguientes equipos:

5.6.1 Placa caliente o mechero de Bunsen. Capaz de mantener una temperatura adecuada para hervir agua.

5.6.2 Sistema de Vacío. Una bomba de vacío capaz de producir un vacío parcial de 100 mm de Hg o menos de presión absoluta.

Nota 4. Un vacío parcial de 100 mm de Hg de presión absoluta es aproximadamente 660 mm (26 in) de Hg leyendo en un manómetro de vacío al Nivel del Mar.

5.7 Recipiente aislador. Un enfriador recubierto de espuma y tapa o un recipiente equivalente que puedan contener entre 3 y 6 picnómetros más un vaso (o bote) con agua desairada y un termómetro. Esto se requiere para mantener una temperatura ambiente controlada donde los cambios sean uniformes y graduales.

5.8 Embudo. Debe ser de superficie lisa y no corrosiva con cuello que se extienda más allá de la marca de verificación en el frasco volumétrico o en el tapón sellador en el matraz erlenmeyer. El diámetro del cuello debe ser suficientemente grande para permitir el paso de los sólidos del suelo fácilmente.

5.9 Tubo Picnómetro de llenado con ventanas laterales (opcional). Un dispositivo para ayudar al picnómetro en la adición de agua desairada sin alterar la mezcla suelo- agua. El dispositivo puede ser fabricado como sigue:

Conectar un tubo de plástico de diámetro de ¼ a 3/8 de pulgada en un extremo y cortar dos pequeñas muescas justo arriba de la conexión. Las muescas deben ser perpendiculares al eje del tubo y diametralmente opuestas. Conectar una válvula al otro extremo del tubo y dirigirla a un suministro de agua desairada.

5.10 Malla No. 4 (4,75mm) siguiendo los requerimientos de la especificación E 11.

5.11 Mezclador (opcional). Un mezclador con hojas mezcladoras construido dentro de la base de un recipiente de mezclado (pudiera ser de las marcas Waring u Osterizer).

5.12 Otros Equipos. Cápsulas para colocar el espécimen y guantes de cirujano.

6. REACTIVOS.

6.1 Pureza del agua. En este método de ensayo se usa el agua destilada. Esta agua puede ser fácilmente comprada en la mayoría de las tiendas de abarrotes. De aquí en adelante, al agua destilada se le llamara simplemente agua.

7. ESPÉCIMEN DE ENSAYO.

7.1 El espécimen de ensayo puede secarse o usarse húmedo y debe ser representativo de las partículas de suelo que pasen la malla No. 4 del total de la muestra según norma de Estados Unidos.

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En Tabla 1 se muestran las recomendaciones para masa de suelo seco en relación con el tipo de suelo y tamaño del picnómetro.

7.1.1 Hay dos factores importantes que hay que tomar en consideración respecto a la cantidad de suelo seco que se probará:

1. La masa de sólidos del suelo dividida entre su gravedad específica producirá cuatro cifras significativas.

2. Durante el proceso de desairado, la mezcla de sólidos de suelo y agua es una pasta aguada (suspensión) no un fluido altamente viscoso (pintura espesa).

Tabla 1 Masa recomendada para los especimenes de ensayo

Tipo de sueloMasa (g) para el espécimen seco

usando picnómetro de 250 ml

Masa (g) para el espécimen seco

usando picnómetro de 500 ml

SP; SP - SM 60 ± 10 100 ± 10

SP-SC; SM, SC 45 ± 10 60 ± 10

Limo o arcilla 35 ± 5 50 ± 10

8. VERIFICACIÓN DEL PICNÓMETRO.

8.1 Determine la masa de un picnómetro limpio y seco Mp, con una aproximación de 0,01 g (generalmente se manejan 5 cifras significativas). Repetir esta determinación cinco veces. Se debe usar solo una balanza para todas las mediciones de masa. Determinar y registrar el promedio y la desviación estándar. La desviación estándar deberá ser menor a 0,02 g si es mayor intentar mediciones adicionales o medir en una balanza más estable o precisa.

8.2 Llenar el picnómetro con agua sin aire o gas arriba o abajo de la marca de verificación dependiendo del tipo de picnómetro y preferencias de laboratorio para añadir o remover agua. Visualmente inspeccione el picnómetro y su contenido para asegurar que no hay burbujas de aire en el agua destilada. Determine y registre la masa del picnómetro y agua, Ma.

8.2.1 Se recomienda que al remover el agua, se lleve el nivel de ésta a la marca de verificación o aforo. El método de remoción reduce los cambios producidos por alterar el equilibrio térmico al reducir el número de veces que se abre el recipiente aislado

8.2.2 El agua debe ser desairada para asegurar que no hay burbujas de aire en el agua. El agua puede ser desairada usando aparatos para hervir, crear vacío, una combinación entre los dos anteriores o un dispositivo especial para desaireado. El agua desairada podría no ser usada hasta alcanzar su equilibrio a temperatura ambiente. También esta agua será añadida al picnómetro según lo indicado en 9.6.

8.3 Se pueden calibrar más de 6 picnómetros simultáneamente en cada recipiente aislado. Poner el o los picnómetros dentro de un contenedor aislado cubierto junto con el termómetro, vaso (o botella) con agua desairada, el (los) tapón (es) (si se esta usando picnómetro con tapón) y una pipeta. Dejar que el o los picnómetros alcancen su equilibrio térmico (por lo menos tres horas). La temperatura de equilibrio deberá estar dentro de 4 °C y entre 15 °C y 30 °C.

8.4 Mover el recipiente aislado cerca del equilibrio o viceversa. Abrir el recipiente y remover un picnómetro. Solamente se tocará el borde del picnómetro para prevenir que el calor por el manejo cambie el equilibrio térmico. Se puede colocar el picnómetro en el recipiente o en un bloque aislado (styroespuma) mientras se ajusta el nivel del agua, cualquiera de los dos funciona

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8.4.1 Si se usa un frasco volumétrico como picnómetro, ajustar el agua a la marca de verificación, con el nivel inferior del menisco en el nivel de la marca. Si se añade agua usar el agua equilibrada térmicamente del contenedor aislado. Si se tiene que remover el agua, usar un pequeño tubo de succión o toalla de papel. Verificar y remover cualquier collar de agua en el cuello del picnómetro o en el exterior del frasco. Medir la masa y registrar la masa del picnómetro y del agua con aproximación de 0,01 g

8.4.2 Si se usa un picnómetro con tapón, haga el ajuste del agua de tal manera que no queden burbujas de aire atrapadas durante la colocación del tapón. Si va a adicionar use el agua equilibrada térmicamente, de la que se colocó en el recipiente de aislamiento. Entonces, coloque el tapón al picnómetro. Si tiene que remover agua hágalo con una pipeta. Seque el borde usando una toalla de papel. Asegurarse de que todo el exterior del frasco este seco. Mida y registre la masa del picnómetro y el agua con aproximación de 0,01 g.

8.5 Mida y registre la temperatura del agua lo más cercano a 0,1 °C usando el termómetro que ha sido térmicamente equilibrado en el recipiente aislado. Insertar el termómetro a la profundidad apropiada de inmersión (ver 5.4). Regresar el picnómetro al recipiente aislado. Repetir las mediciones en todos los picnómetros del recipiente aislado

8.6 Reajustar el nivel del agua en cada picnómetro de arriba hacia debajo de la línea de calibración o vacíe el picnómetro y llene de arriba hacia debajo de la línea de calibración. Algunos picnómetros se equilibran térmicamente (algunos en 3 h) dentro del contenedor aislado. Ajustar el nivel del agua a la línea de calibración vaciando o llenando el picnómetro hasta la marca de calibración con el agua desairada equilibrada térmicamente del contenedor aislado. Medir y registrar la masa y temperatura del picnómetro llenado.

8.6.1 Repetir el procedimiento en 8.6 hasta obtener 5 medidas independientes de la masa y temperatura del picnómetro lleno.

8.7 Usando cada uno de estos cinco datos, calcular el volumen calibrado de cada picnómetro, Vp, usando la siguiente ecuación:

(1)

Donde: Volumen del picnómetro calibrado.

Masa del picnómetro con agua a la temperatura de verificación, g.

Masa promedio del picnómetro seco calibrado, g.

Densidad de la masa del agua a la temperatura de verificación, g/ml (Tabla 2).

8.8 El formato para el registro de datos de la verificación se muestra en el anexo 15.1 F1 IT-008 (Rev. 09; 20110308) Verificación del Matraz

8.9 Calcule el promedio y la desviación estándar de la determinación de los cinco volúmenes. La desviación estándar será menor o igual a 0,05 ml (se redondea a dos cifras decimales). Si la desviación estándar es mayor entonces el procedimiento de verificación tendrá mucha variabilidad y no producirá las determinaciones de gravedad específica correctas. Evaluar las áreas de posible mejora (ajustar el volumen a la marca de verificación, lograr temperaturas de equilibrio, medición de la temperatura, el método del desairado o cambiar los matraces) y revisar el procedimiento hasta que la desviación estándar sea menor o igual a 0,05 ml.

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Tabla 2 Densidad del agua y coeficiente de temperatura (K) para varias temperaturasA

Coeficiente Coeficiente Coeficiente Coeficiente

temperatura temperatura temperatura temperatura

(ºC)B g/ml K (ºC)B g/ml K (ºC)B g/ml K (ºC)B g/ml K

15,0 0,99910 1,00090 19,0 0,99841 1,00020 23,0 0,99754 0,99933 27,0 0,99652 0,99831

15,1 0,99909 1,00088 19,1 0,99839 1,00018 23,1 0,99752 0,99931 27,1 0,99649 0,99828

15,2 0,99907 1,00087 19,2 0,99837 1,00016 23,2 0,99749 0,99929 27,2 0,99646 0,99825

15,3 0,99906 1,00085 19,3 0,99835 1,00014 23,3 0,99747 0,99926 27,3 0,99643 0,99822

15,4 0,99904 1,00084 19,4 0,99833 1,00012 23,4 0,99745 0,99924 27,4 0,99641 0,99820

15,5 0,99902 1,00082 19,5 0,99831 1,00010 23,5 0,99742 0,99921 27,5 0,99638 0,99817

15,6 0,99901 1,00080 19,6 0,99829 1,00008 23,6 0,99740 0,99919 27,6 0,99635 0,99814

15,7 0,99899 1,00079 19,7 0,99827 1,00006 23,7 0,99737 0,99917 27,7 0,99632 0,99811

15,8 0,99898 1,00077 19,8 0,99825 1,00004 23,8 0,99735 0,99914 27,8 0,99629 0,99808

15,9 0,99896 1,00076 19,9 0,99823 1,00002 23,9 0,99732 0,99912 27,9 0,99627 0,99806

16,0 0,99895 1,00074 20,0 0,99821 1,00000 24,0 0,99730 0,99909 28,0 0,99624 0,99803

16,1 0,99893 1,00072 20,1 0,99819 0,99998 24,1 0,99727 0,99907 28,1 0,99621 0,99800

16,2 0,99891 1,00071 20,2 0,99816 0,99996 24,2 0,99725 0,99904 28,2 0,99618 0,99797

16,3 0,99890 1,00069 20,3 0,99814 0,99994 24,3 0,99723 0,99902 28,3 0,99615 0,99794

16,4 0,99888 1,00067 20,4 0,99812 0,99992 24,4 0,99720 0,99899 28,4 0,99612 0,99791

16,5 0,99886 1,00066 20,5 0,99810 0,99990 24,5 0,99717 0,99897 28,5 0,99609 0,99788

16,6 0,99885 1,00064 20,6 0,99808 0,99987 24,6 0,99715 0,99894 28,6 0,99607 0,99785

16,7 0,99883 1,00062 20,7 0,99806 0,99985 24,7 0,99712 0,99892 28,7 0,99604 0,99783

16,8 0,99881 1,00061 20,8 0,99804 0,99983 24,8 0,99710 0,99889 28,8 0,99601 0,99780

16,9 0,99879 1,00059 20,9 0,99802 0,99981 24,9 0,99707 0,99887 28,9 0,99598 0,99777

17,0 0,99878 1,00057 21,0 0,99799 0,99979 25,0 0,99705 0,99884 29,0 0,99595 0,99774

17,1 0,99876 1,00055 21,1 0,99797 0,99977 25,1 0,99702 0,99881 29,1 0,99592 0,99771

17,2 0,99874 1,00054 21,2 0,99795 0,99974 25,2 0,99700 0,99879 29,2 0,99589 0,99768

17,3 0,99872 1,00052 21,3 0,99793 0,99972 25,3 0,99697 0,99876 29,3 0,99586 0,99765

17,4 0,99871 1,00050 21,4 0,99791 0,99970 25,4 0,99694 0,99784 29,4 0,99583 0,99762

17,5 0,99869 1,00048 21,5 0,99789 0,99968 25,5 0,99692 0,99874 29,5 0,99580 0,99759

17,6 0,99867 1,00047 21,6 0,99786 0,99966 25,6 0,99689 0,99868 29,6 0,99577 0,99756

17,7 0,99865 1,00045 21,7 0,99784 0,99963 25,7 0,99687 0,99866 29,7 0,99574 0,99753

17,8 0,99863 1,00043 21,8 0,99782 0,99961 25,8 0,99684 0,99863 29,8 0,99571 0,99750

17,9 0,99862 1,00041 21,9 0,99780 0,99959 25,9 0,99681 0,99860 29,9 0,99568 0,99747

18,0 0,99860 1,00039 22,0 0,99777 0,99957 26,0 0,99679 0,99858 30,0 0,99565 0,99744

18,1 0,99858 1,00037 22,1 0,99775 0,99954 26,1 0,99676 0,99855 30,1 0,99562 0,99741

18,2 0,99856 1,00035 22,2 0,99773 0,99952 26,2 0,99673 0,99852 30,2 0,99559 0,99738

18,3 0,99854 1,00034 22,3 0,99770 0,99950 26,3 0,99671 0,99850 30,3 0,99556 0,99735

18,4 0,99852 1,00032 22,4 0,99768 0,99947 26,4 0,99668 0,99847 30,4 0,99553 0,99732

18,5 0,99850 1,00030 22,5 0,99766 0,99945 26,5 0,99665 0,99844 30,5 0,99550 0,99729

18,6 0,99848 1,00028 22,6 0,99764 0,99943 26,6 0,99663 0,99842 30,6 0,99547 0,99726

18,7 0,99847 1,00026 22,7 0,99761 0,99940 26,7 0,99660 0,99839 30,7 0,99544 0,99723

18,8 0,99845 1,00024 22,8 0,99759 0,99938 26,8 0,99657 0,99836 30,8 0,99541 0,99720

18,9 0,99843 1,00022 22,9 0,99756 0,99936 26,9 0,99654 0,99833 30,9 0,99538 0,99716

TemperaturaDensidad DensidadTemperatura Densidad Temperatura TemperaturaDensidad

A Referencia: CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide, Editor in Chief, 74th edition, 1993-1994B ml = cm3

C

Donde: Densidad del agua en g/ml

T Temperatura de ensayo en °C, y

K

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9. PROCEDIMIENTO.

9.1 Masa del picnómetro. Usando la misma balanza que se uso para la verificación del picnómetro, verificar que la masa de éste se encuentre dentro de 0,06 g del promedio de la masa calibrada, si no es así entonces recalibrar la masa del picnómetro seco.

9.2 Método de prueba A. Procedimiento para especimenes húmedos:

9.2.1 Determine el contenido de agua de una porción de la muestra de acuerdo al método de ensayo D 2216 (IT-003). Usando este contenido de agua, calcular el rango de las masas húmedas para la gravedad especifica del espécimen de acuerdo con 8.1. Obtener un espécimen de la muestra dentro de este rango. No muestrear para obtener una masa predeterminada exacta

9.2.2 Disperse el suelo usando una mezcladora o un equipo equivalente para dispersar el suelo. Añada al suelo casi 100 ml de agua. El volumen mínimo de suspensión que puede ser preparada por medio de este equipo generalmente requerirá usar un picnómetro de 500 ml

9.2.3 Vaciar la suspensión dentro del picnómetro usando el embudo. Enjuagar cualquier partícula de suelo que quede en el embudo dentro del picnómetro utilizando un atomizador de chisguete

9.2.4 Proceda como se describe en la sección 9.4

9.3 Método de prueba B. Procedimiento para especimenes secados en horno:

9.3.1 Seque el espécimen a masa constante en un horno manteniendo la temperatura a 110 ºC 5 ºC (230 9 F). Rompa cualquier terrón de suelo usando una mano de mortero y el mortero. Si el suelo no se dispersa fácilmente después del secado o a cambiado de composición, entonces usar el método A. Referirse al inciso 2.2.1 para suelos que requieren el método A

9.3.2 Colocar el embudo dentro del picnómetro. El cuello del embudo debe extenderse pasando la marca de verificación o el sello del tapón. Vaciar el suelo directamente dentro del embudo. Enjuagar cualquier partícula de suelo restante en el embudo dentro del picnómetro usando un atomizador de chisguete

9.4 Preparación de la suspensión de suelo. Añadir agua hasta que el nivel de la misma esté entre 1/3 y ½ de la profundidad del cuerpo principal del picnómetro. Agitar el agua hasta que se forme la suspensión. Enjuagar cualquier suelo adherido al picnómetro, dentro de la suspensión

9.4.1 Si no se forma la suspensión, sino una pasta viscosa, usar un picnómetro con un volumen mayor (ver 7.1.1)

Nota 5. Para algunos suelos que contienen una fracción importante de materia orgánica, el keroseno es un mejor agente de humedecimiento que el agua y puede ser usado en lugar de agua destilada para especimenes secados al horno. Si se utiliza keroseno, el aire atrapado podría ser removido con un aspirador. El keroseno es un líquido flamable que debe ser usado extrema precaución.

9.5 Desairado de la suspensión de suelo. Remueva el aire atrapado por alguno de los siguientes métodos: por calor (hervido), o por vacío o una combinación de los dos anteriores

9.5.1 Cuando se usa solo el método de calor (hervido). Hervir la mezcla de suelo y agua por lo menos durante dos horas después de que empezó el primer hervor. Use solo suficiente calor para mantener la suspensión hirviendo. Agite el picnómetro tanto como sea necesario para prevenir que el suelo se pegue o seque sobre el vidrio arriba de la superficie de la suspensión

9.5.2 Si se usa solo el método de vacío. Se deberá agitar el picnómetro constantemente por lo menos durante 2 horas. El agitado continuo sirve para que los restos de los sólidos del suelo de arcilla / limo queden en suspensión y la suspensión (slurry) estén en constante movimiento. El aspirado debe quedar relativamente constante y ser suficiente para producir burbujeo al principio del proceso del vacío

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MÉTODO DE PRUEBA



9.5.3 Si se usa una combinación de aspirado y calor, los picnómetros pueden ser colocados en un baño maría con agua tibia (menor o igual a 40 °C) mientras se aplica el vacío. El nivel en el agua en el baño maría debe ser ligeramente menor al nivel de agua en el picnómetro, si el vidrio del picnómetro se empieza a calentar, el suelo se pegará o secará dentro del vidrio. La duración del vacío y calentado debe ser de al menos una hora después de que comenzó a hervir. Durante el proceso, la suspensión debe ser agitada tanto como sea necesario para mantenerse hirviendo y prevenir que el suelo se seque dentro del picnómetro

9.6 Llenado del picnómetro con agua. Se llena el picnómetro con agua desairada (8.2.2) introduciendo el agua a través de una pieza de tubo flexible de diámetro pequeño con su salida mantenida debajo de la superficie de la suspensión en el picnómetro o usando el tubo de llenado del picnómetro. Si se usa este ultimo, llenar el tubo con agua y cerrar la válvula. Colocar el tubo de manera tal que los hoyos de drenaje queden justo en la superficie de la suspensión. Abrir la válvula suavemente para permitir que el agua fluya sobre el tope de la suspensión. Ya que el agua despeje las capas desarrolladas, subir el tubo e incrementar el rango del flujo. Si el agua añadida se vuelve turbia, no añadir agua sobre la marca de verificación o dentro del área sellada del tapón. Añadir el agua restante al siguiente día.

9.6.1 Si se usa el matraz erlenmeyer con yodo, llenar el frasco, de manera que la base del tapón se sumerja en el agua. Entonces el resto del tapón en un ángulo en el cuello ensanchado para prevenir el entrampamiento de aire bajo el tapón. Si se usa un matraz erlenmeyer o un frasco volumétrico, llenar el frasco arriba o debajo de la marca de verificación dependiendo de lo que se prefiera.

9.7 Si se usa el método de calor permitir al espécimen enfriarse a temperatura ambiente

9.8 Equilibrio térmico. Poner el picnómetro(s) dentro de un recipiente aislado. También coloque dentro del recipiente aislado el termómetro, un vaso o botella con agua desaireada, tapón (es) (si se están usando picnómetros con tapón) y una pipeta. Mantener estos artículos en el recipiente aislado cerrado toda la noche para lograr el equilibrio térmico

9.9 Determinación de la Masa del Picnómetro. Colocar el contenedor aislado cerca de la balanza o viceversa. Abrir el contenedor y remover el picnómetro. Solo tocar el borde del picnómetro porque el calor de las manos puede cambiar el equilibrio térmico. Colocar el picnómetro en un bloque aislado (styroespuma o su equivalente)

9.9.1 Si se usa un frasco volumétrico entonces habrá que ajustar el agua a la marca de verificación siguiendo el procedimiento 8.4.1

9.9.2 Si se usa un picnómetro con tapón, haga el ajuste del agua de tal manera que no queden burbujas de aire atrapadas durante la colocación del tapón. Si va a adicionar use el agua equilibrada térmicamente, de la que se colocó en el recipiente de aislamiento. Entonces, coloque el tapón al picnómetro. Si tiene que remover agua hágalo con una pipeta. Seque el borde usando una toalla de papel. Asegurarse de que todo el exterior del frasco este seco.

9.10 Medir y registrar la más a del picnómetro, suelo y agua con aproximación de 0,01 g usando la misma balanza que se usó para calibrar el picnómetro

9.11 Determinación de la temperatura del picnómetro. Medir y registrar la temperatura de la mezcla de lodo suelo-agua lo más cercano a 0,1 °C usando el termómetro y el método que se usó para calibrar en 8.5. Esta es la temperatura de ensayo, Tp

9.12 Masa de suelo seco. Determinar la masa de una tara con aproximación de 0,01 g. Transferir la suspensión de suelo a la tara. Es sumamente importante que todo el suelo sea transferido. Se puede añadir agua para hacer esto. Secar el espécimen a una masa constante en un horno con una temperatura de 110 5 °C y enfriar en el desecador. No se requerirá de un desecador si la tara puede ser sellada de manera que el suelo no absorba humedad durante el enfriado. Medir la masa seca de los sólidos del suelo más la tara con una aproximación de 0,01 g usando la balanza designada. Calcular y registrar la masa de los sólidos del suelo seco con aproximación de 0,01 g

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MÉTODO DE PRUEBA



Nota 6. Este método ha sido aprobado para proporcionar mayor consistencia, resultados repetibles que determinan la masa seca antes del ensayo. Esto es muy probable debido a la pérdida de los sólidos del suelo durante la fase de desairado del ensayo.

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MÉTODO DE PRUEBA



10. CÁLCULOS.

10.1 Calcular de la masa del picnómetro llenado con agua a la temperatura de ensayo Tp. como sigue:

(2)

Donde: Masa del picnómetro lleno de agua a la temperatura de ensayo (Tp), g

Promedio de la masa calibrada del picnómetro seco, g

Volumen promedio del picnómetro calibrado, ml

Densidad de la masa del agua a la temperatura de ensayo, g/ml (Tabla 2)

10.2 El cálculo de la gravedad específica del sólido de suelo a la temperatura de ensayo, GTp, es como

sigue: (3)

Donde: Gravedad específica del sólido del suelo a la temperatura de ensayo (Tp)

Densidad de los sólidos del suelo mg/m3 o g/cm3

Densidad el agua a la temperatura de ensayo (Tp) de la Tabla 2, g/ml ó g/cm3

Masa del picnómetro lleno de agua y sólidos a la temperatura de ensayo (Tp), g

Masa de los sólidos del sueco seco en el horno, g

10.3 El cálculo de la gravedad específica de los sólidos del suelo a 20 °C es como sigue:

(4)

Donde: Coeficiente de temperatura (Tabla 2)

10.4 Calcular una gravedad específica promedio para los sólidos de suelo que contienen partículas mayores a la malla No. 4 (4,75mm) para la que el método de prueba C 127 (IT-011) se usa para determinar la gravedad específica de estas partículas. El método de prueba C 127 (IT-011) requiere que el ensayo sea ejecutado a 23 1,7 °C y no requiere que los datos de la gravedad específica sean corregidos a 20 °C. Usar 10.3 para corregir esta medida a 20 °C. Usar la siguiente ecuación para calcular la gravedad específica promedio:

(3)

Donde: Gravedad específica promedio

Porcentaje de suelo retenido en la malla No. 4 (4,75 mm)

Porcentaje de suelo que pasa la malla No. 4 (4,75 mm)

Gravedad específica aparente de los suelos retenidos en la malla No. 4 determinada por el método de ensayo C 127 (IT-011), corregido a 20 ºC

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MÉTODO DE PRUEBA



Gravedad específica de los sólidos del suelo que pasan la malla No. 4 determinada por este método (ecuación 4)

11. REPORTE.

11.1 Más abajo se indican los datos que se deben registrar. No se consideran las variaciones del material en campo, el uso que se le den a los datos, estudios especiales o cualquier consideración para los objetivos del usuario. El considerar las cifras significativas usadas en los métodos de análisis de diseño ingenieril va mas allá del alcance de esta norma

11.2 Registrar como mínimo la siguiente información:

11.2.1 Identificación del suelo (material) a ser probado. Tal como número sondeo, número de muestra, profundidad y número de ensayo

11.2.2 Clasificación visual del suelo a ser probado (nombre del grupo y símbolo de acuerdo a la Practica D 2487

11.2.3 El Porcentaje de partículas de suelo que pasan la malla No 4 (4,75 mm)

11.2.4 Cuando se excluya material del espécimen de ensayo se deberán describir las exclusiones que se hayan realizado

11.2.5 El método usado (método A ó B)

11.2.6 Todas las cantidades de masa deben ser con aproximación de 0,01 g

11.2.7 Temperatura de ensayo debe expresarse con aproximación de 0,1 °C

11.2.8 La gravedad específica de 20 °C (G, Gs, G20 °C) con aproximación a 0,01. Si se desea se pueden registra valores con aproximación de 0,001

11.2.9 El promedio de la Gravedad específica a 20 °C (Gprom o G prom20 °C) con aproximación de 0,01; si es aplicable (vea 10.4).

12. PRESICIÓN Y DESVIACIÓN.

12.1 Precisión. En las Tablas 3 y 4 se muestra el criterio para juzgar la aceptabilidad de los resultados obtenidos del ensayo para estos métodos de ensayo en el rango de tipo de suelo usando el método A (excepto el suelo secado al aire). Estas estimaciones de la precisión se basan en los resultados de programas interlaboratorio conducidos en el programa de ensayos y suelos de referencia ASTM (los datos están disponibles en las oficinas de ASTM). En este programa algunos laboratorios ejecutan tres pruebas por tipo de suelo (ensayo triplicado de laboratorio), mientras que otros laboratorios ejecutan un ensayo simple por tipo de suelo (ensayo simple de laboratorio). En la sección 13.1.4 se da una descripción de los suelos probados. La precisión estimada podría variar con el tipo de suelo y el método usado (A ó B). Se debe usar criterio al aplicar estas estimaciones para otro suelo o método.

12.1.1 Los datos en la Tabla 3 se basan en ensayos de tres repeticiones ejecutadas para cada ensayo de laboratorio triplicado en cada tipo de suelo. La desviación estándar de un solo operador y multilaboratorios se muestran en la Tabla 3, columna 4 la cual se obtuvo de E 691, en la cual se recomienda que cada ensayo de laboratorio se realice por lo menos tres veces. El resultado de dos ensayos apropiadamente conducidos, ejecutados por el mismo operador con el mismo material, usando el mismo equipo y en periodos de tiempo prácticamente cortos no deberían diferir mas que en límites para un solo operador en d2s mostrado en la Tabla 3, columna 5. Para definición de d2s ver nota C en la Tabla 3. Los resultados de dos ensayos apropiadamente conducidos ejecutados por diferentes operadores, en diferentes días no deberían diferir más de límites de d2s multilaboratorio mostrados en la Tabla 3, columna 5.

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MÉTODO DE PRUEBA



Tabla 3 Resumen de resultados de ensayo para ensayos triples de laboratorio (Gravedad Especifica).

Tipo de

Suelo

No de ensayos de laboratorio

triplicados

Valor promedio A

Desviación estándar B

Rango aceptable de dos resultados

1 2 3 4 5

Resultados de un operador (dentro de la repetibilidad del laboratorio)

CH 14 2,717 0,009 0,03

CL 13 2,670 0,006 0,02

ML 14 2,725 0,006 0,02

SP 14 2,658 0,006 0.02

Resultados multilaboratorio (entre la reproducibilidad del laboratorio)

CH 14 2,717 0,028 0,08

CL 13 2,670 0,022 0,06

ML 14 2,725 0,022 0,06

SP 14 2,658 0,008 0,02

A El número de dígitos significativos y decimales presentados son representativos de los datos de entrada. De acuerdo con la práctica D 6026, la desviación estándar y el rango aceptable de resultados no puede tener más decimales que los datos de entrada.

B La desviación estándar es calculada de acuerdo con la práctica E 691 y se refiere a los límites (1S) C El rango aceptable de dos resultados se refiere a los límites d2s y se calcula como 1960 2 .1s, como se

define en la práctica E 177. La diferencia entre dos ensayos adecuadamente conducidos no deberá exceder este límite. El número de cifras significativas presentado es igual a aquel preescrito para estos métodos de ensayo o práctica D 6026. En suma, el valor presentado puede tener el mismo número de decimales como la desviación estándar, incluso si estos resultados tienen mas cifras significativas que la desviación estándar.

D Los criterios para asignar la desviación estándar para suelos no cohesivos no están disponibles.

Tabla 4 Resumen de resultados de ensayos sencillos de cada laboratorio (Gravedad especifica)A

Tipo de suelo

No. de ensayos triples de

laboratorio

Valor promedio

Desviación estándar

Rango aceptable de dos

resultados

1 2 3 4 5Resultados multilaboratorio (ensayo sencillo ejecutado por cada laboratorio)

CH 18 2,715 0,027 0,08CL 18 2,673 0,018 0,05ML 18 2,726 0,022 0,06SP 18 2,660 0,007 0,02

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MÉTODO DE PRUEBA



12.1.2 En los suelos de referencia y programas de ensayo ASTM, muchos laboratorios ejecutaron sólo un ensayo. Esta es una práctica común en la industria del diseño y construcción. Los datos en la Tabla 4 se basan en el primer resultado de los ensayos de laboratorio triplicados y en los resultados de ensayos simples de los otros laboratorios. Los resultados de dos ensayos apropiadamente conducidos por dos diferentes laboratorios con diferentes operadores usando equipos diferentes y en diferentes días no deben variar más que el límite de d2s mostrados en la Tabla 4, columna 5. Los resultados en las Tablas 3 y 4 son diferentes porque el conjunto de datos son diferentes

12.1.3 La Tabla 3 presenta una interpretación rigurosa de los datos de ensayo triples de acuerdo con la práctica E 691 de laboratorios precalificados. La Tabla 4 se deriva de los datos de ensayo que se presentan en la práctica común

12.1.4 Tipo de suelo se basa en los resultados de ensayo multilaboratorio. El suelo usado en el programa descrito debajo de acuerdo con la práctica D 2487. Los siguientes son los nombres locales para los diferentes tipos de suelos:

CH arcilla grasa, CH, finos 99 %

LL = 60 %, IP = 39 % café grisáceo

el suelo ha sido secado al aire y pulverizado

nombre local: Arcilla Buckshot Vicksburg

CL arcilla magra, CL, finos 89 %

LL = 33 %, IP = 13 %, gris


nombre local: Arcilla Anápolis.

ML limo, ML, finos 99 %

LL = 27 %, IP = 4 %, café claro


nombre local: Limo Vicksburg.

SP arena mal graduada, SP,

arena gruesa 20 %, arena media 48 %, arena fina 30 %, finos 2%

café amarillenta.

nombre local: Arena Frederick.

12.2 Incertidumbre. No hay un valor de referencia aceptable para este método de ensayo, por lo que la incertidumbre no se puede determinar

13. REGISTROS

13.1 Los registros de datos de ensayos se encuentran en la bitácora asignada al área correspondiente y dentro de un gavetero donde se señala claramente que ahí se encuentra dicha bitácora.

13.2 El llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del ejecutante. El ejecutante debe cumplir con las instrucciones de llenado que se especifican en la bitácora de registro.

13.3 La revisión del llenado de la bitácora de los registros de datos de ensayos es responsabilidad del signatario.

13.4 El resguardo de la bitácora de los registros de datos de ensayos está a cargo del encargado de área.

13.5 El formato del registro de datos se muestra en el anexo 1

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14. REFERENCIAS

IT-003 Determinación del contenido de agua de suelos y rocas

IT-011Determinación de la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agregado grueso

ASTM C 127Test method for density, relative density (specific gravity), and absorption of coarse aggregate.

ASTM D 653 Terminology relating to soil, rock, and contained fluids.

ASTM D 2216Test method for laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock by mass.

ASTM D 2487Practice for classification of soils for engineering purposes (Unified Soil Classification System).

ASTM D 3740Practice for minimum requirements for agencies engaged in the testing and/or inspection of soil and rock as used in engineering desing ans construction.

ASTM D 4753Guide for evaluating, selecting, and specifying balances ans standard masses dor use in soil, rock, and construction materials testing.

ASTM D 5550 Test method for specific gravity of soil solids by gas pycnometer.

ASTM D 6026 Practice for using significant digits in geotechnical data.

ASTM E 11 Specification for wire cloth and sieves for testing purposes.

ASTM E 177 Practice for use of the terms precision and bias in ASTM test methods.

ASTM E 691Practice for conducting an interlaboratory study to determine the precision of a test method.

15. ANEXOS.

15.1 IDC-04 (Rev. 01; 20141009) Verificación del matraz.

15.2 IDC-04 (Rev. 01; 20141009) Formato de bitácora para el registro de datos del ensayo determinación de la gravedad específica de los suelos mediante picnómetro.

Aprobó:

M. en I. Daniel O. Lavariega AguirreDirector de laboratorios

Autorizó:

M. en I. Hector de la Fuente Utrilla Director General.

IT-008 “Determinación de la gravedad específica de suelos usando el picnómetro con agua” Anexo Rev. 09 Fecha: 20110308

ANEXO 15.1 F1 IT-008 (Rev. 09; 20110308) Verificación del matraz

Anverso Reverso

Folio No.

Matraz No. Fecha:

Tipo: Calibración No.

NORMA DE REFERERENCIA: ASTM D 854

(Nombre y firma)

F1 IT-008

COORDINACIÓN DE INFRAESTRUCTURA

MECÁNICA DE SUELOS

Km 12+000 carretera Querétaro-Galindo, Sanfandila, mpio de P edro Escobedo, Querétaro 76700

F1 IT-008 VERIFICACIÓN DEL MATRAZ

CUMPLE

sí

sí

no

no

Supervisó

g

cm3

0.02

0.05Desv. estándar volumen

Rev. 09; 20110308

"El reporte de verificación se refiere exclusivamente al equipo verificado"

(Nombre y firma)

cm3

<

<

g

Realizó

1

Masa del matraz limpio y seco

Determinación No.

Prom1

Determinación No.

g/cm3

Temperatura

Masa del agua

ºC

g

Masa del matraz con agua

g

2 3

75

32 54

Masa del matraz limpio y seco

Desv. Est.

g

Prom Desv. Est.54

Desv. estándar masa

Densidad del agua

Volumen matraz

g/cm3

Folio No.

Observaciones:

NORMA DE REFERERENCIA: ASTM D 854 "El reporte de verificación se refiere exclusivamente al equipo verificado"

Matraz volumétrico

Balanza

Termómetro

MS-600-

MS-5500-

COORDINACIÓN DE INFRAESTRUCTURA

MECÁNICA DE SUELOS

Km 12+000 carretera Querétaro-Galindo, Sanfandila, mpio de P edro Escobedo, Querétaro 76700

F1 IT-008

F1 IT-008 VERIFICACIÓN DEL MATRAZ

75

Rev. 09; 20110308

MS-4000-

RELACIÓN DE EQUIPO UTILIZADO EN LA VERIFICACIÓN DEL MATRAZ

Clave del equipo Nombre del equipo Observaciones

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IT-008 “Determinación de la gravedad específica de suelos usando el picnómetro con agua” Anexo Rev. 09 Fecha: 20110308

ANEXO 15.2 F2 IT-008 (Rev. 09; 20110308) Formato de bitácora para el registro de datos del ensayo Determinación de la gravedad específica de los suelos mediante picnómetro

Anverso Reverso

Folio No.

Identificación del proyecto/servicio:

Nombre proyecto/servicio:

Fecha: Ensayo No.

Datos de la muestra

Procedencia: SUCS:

Descripción:

Profundidad: m Identificación:

Método utilizado:

- -

g Mp

g Mp ws, t

ºC Tt

- -

g -

g -

g Ms

cm3 Vp

- rw,t

g -

g Mp w, t

- K

- G1 @ 20 ºC

% P

% R

- G2 @ 20 ºC

Donde: Gravedad específica de suelo fino a 20 ºC

Gravedad específica de suelo grueso a 20 ºC

NORMA DE REFERENCIA: ASTM D 854

IT-008 Determinación de la gravedad específica de sólidos del suelo mediante picnómetro

(nombre y f irma) (nombre y f irma)

"El reporte de ensayose refiere exclusivamente al espécimen analizado"

Rev. 09; 20110308

Supervisó

502

F2 IT-008

Operador

material > malla No. 4

G1 @ 20 ºC

G2 @ 20 ºC

Coordinación de Infraestructura

Mecánica de SuelosSanfandila Km 12+000, carretera Los Cues-Galindo. 76700. P . Escobedo, Querétaro. Tel: (42)16-97-77

GAVG @ 20 ºC-Gravedad específica promedio

Masa del suelo seco

Volumen del matraz

Densidad el agua a t ºC

Masa agua en el matraz a t ºC

Masa matraz + agua a t ºC

Coeficiente temperatura a t ºC

Gs material < malla No 4 a 20 ºC

Gs material > malla No 4 a 20 ºC

material < malla No. 4

Temperatura de ensayo

Cápsula No.

Masa cápsula

Masa cápsula + suelo seco

-

-

-

-

G1 @ 20 ºC = K * Gt

-

A B

-

-

-

-

Matraz No

Masa matraz seco

Masa matraz + agua + suelo

Gravedad específica a t ºC Gt-

-

-

-

( Vp ) * ( rw, t )

Mp w, t = Mp + ( Vp * rw, t )

-

-

twspstwp

st MMM

MG

,,

CC

CAVG

G

R

G

PG

º20@2º20@1

º20@

*100*100

1

Folio No.

Observaciones:

NORMA DE REFERENCIA: ASTM D 854

Coordinación de Infraestructura

Mecánica de Suelos

Sanfandila Km 12+000, carretera Los Cues-Galindo. 76700. P . Escobedo, Querétaro. Tel: (42)16-97-77

IT-008 Determinación de la gravedad específica de sólidos del suelo mediante picnómetro

502

MS-2500-01 Desecador

MS-3300- Horno

MS-5500- Termómetro bimetálico

MS-3800- Malla No. 40

MS-4000- Matraz volumétrico

MS-3700- Cronómetro

MS-700-01 Baño maría

MS-5500- Termómetro

MS-900-01 Batidora

F2 IT-008

RELACIÓN DE EQUIPO UTILIZADO EN EL ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE SÓLIDOS

Clave del equipo Nombre del equipo Observaciones

MS-600- Balanza

MS-1000- Bomba de vacío

Rev. 09; 20110308

"El reporte de ensayose refiere exclusivamente al espécimen analizado"

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idc 04-20141010 gravedad específica d 854

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