suelos 1 U.M.S.A.

1. 1. OBJETIVOS.-
1.1. OBJETIVO GENERAL.-
Este ensayo tiene por objetivo determinar la gravedad específica de los sólidos de una
muestra de suelo cuyas partículas tienen un tamaño menor a 4.75mm, por medio de una
serie de mediciones y procedimientos normalizados. El parámetro es obtenido siguiendo el
método de ensayo estándar D854 -02 propuesto por la norma ASTM D854-02 AASHTO
T100-70
La gravedad específica (adimensional) de los sólidos de un suelo está dada por la relación
que existe entre el peso unitario de los sólidos del suelo y el peso unitario del agua (Ec.1):
𝐺𝑠 =
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 (𝑦𝑥)
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎(𝑦𝑤)
1.2. OBJETIVO ESPECIFICO.-
Obtener los resultados del ensayo usando el valor de la gravedad específica a 20 °C con
una precisión de 0.01
Obtener el valor de k para corregir la gravedad que depende de la temperatura de ensayo
Obtener Mpw,ti de los rangos de temperatura de 0 a 35 °C
2. MARCO TEORICO.-
La gravedad específica Gs de un suelo sin ninguna unidad se toma como el valor promedio
para los granos del suelo. Si en el desarrollo de una discusión no se aclara adecuadamente a
que gravedad especifica se refieren algunos valores numéricos dados, la magnitud de
dichos valores puede indicar el uso incorrecto, pues la gravedad especifica de los granos
del suelo es siempre bastante mayor que la gravedad especifica volumétrica determinada
incluyendo los vacíos de los suelos en él calculo (bien llenos de aire (secos) o llenos de agua
parcial o totalmente).

2. A menudo para este ensayo se utiliza agua común en lugar de agua destilada (por lo menos
en el trabajo de rutina); el error en este caso, es bastante pequeño. Es posible determinar
el error introducido al usar agua común, de la siguiente forma: se llena el frasco
volumétrico hasta la marca, y se obtiene la temperatura y el peso; si se resta de este dato
el peso del frasco volumétrico vació, es posible determinar la densidad del agua común y
compararla con la densidad del agua destilada a la temperatura adecuada en Tablas.
Nótese que si la temperatura no es exactamente 200C es necesario para determinar el
volumen del frasco recurrir a una calibración como la que se ha sugerido. Generalmente, si
el error de densidad es menor que 0.001, puede ser despreciado.
La fuente más seria de error en la determinación experimental de la gravedad específica
no es ni la temperatura (especialmente si la temperatura del ensayo se mantiene entre 18
°C y 22 °C) ni la utilización de agua común. La mayor fuente de error proviene de la
inadecuada deaireacion de la mezcla suelo agua. El agua contiene, en condiciones normales,
aire disuelto. Las particulas de suelo tambien contienen aire, y si este aire nose remueve
de ambos materiales, el volumen de aire produce una disminucion en el peso Mpws,
bastante grande lo cual da un menor valor de Gs ya que Mpw,t-(Mpwst-Ms) resulta mayor,
otra fuente de error es la utlizacion de balanzas desajustadas o la practica de pesar en
diferentes balanzas durante el ensayo.
Se puede lograr la deaireacion adecuada de la mezcla suelo-agua aplicando vació y/o
calentamiento. Él vació solo es normalmente suficiente para arenas, limos y arcillas. En
suelos orgánicos, es aconsejable dejar hervir cerca de 30 minutos la mezcla suelo-agua,
añadiendo agua a medida que se necesite para mantener el frasco volumétrico medio lleno.
El intervalo de tiempo de aplicación del vació puede variar entre unos pocos minutos hasta
6 a 8 hrs. para suelos plásticos, 4 a 6 hrs. para suelos de baja plasticidad.
La eficiencia de la remoción de aire puede mejorarse para cualquier suelo haciendo hervir
durante 10 minutos y teniendo el cuidado de que la muestra no se seque completamente o
que el material salpique fuera del frasco. El deairemiento puede verificarse de la siguiente
forma:
- Aplicando vació al frasco lleno entre la mitad y los 3/4 con la mezcla suelo-agua, por un
tiempo; a continuación
- Llenando el frasco hasta unos 20 mm por debajo de la marca del frasco con agua
deaireada y con temperatura estabilizada.
- Volviendo a aplicar él vació por varios minutos y marcando con un lápiz de color adecuado
el nivel del agua en el cuello del frasco.

3. - Retirando cuidadosamente la tapa para romper él vació y, si el nivel de agua sube más de
3 mm, el deaireamiento será suficiente.
A continuación se presentan valores típicos de Cs que pueden ser utilizadas como guía para
calibrar los resultados de ensayo de laboratorio:
Densidad de sólidos de minerales importantes
Minerales Densidad de sólidos, Gs
Cuarzo 2.65
Caolinita 2.6
Ilita 2.8
Monmorilonita 2.65 - 2.80
Haloisita 2.0 - 2.55
Feldespato de potasi 2.57
Feldespato de sodio y calcio 2.62 - 2.76
Clorita 2.6 - 2.9
Biotita 2.8 - 3.2
Moscovita 2.76 - 3.1
Hornablenda 3.0 - 3.47
Limonita 3.6 - 4.0
Olivina 3.27 - 3.37
La densidad de los sólidos de suelos se usa en varios cálculos de la mecánica de suelos La
densidad de sólidos se determina exactamente en el laboratorio. La tabla muestra la
densidad de sólidos de algunos minerales comunes encontrados en suelos. La mayoría de los
minerales tienen una densidad de sólidos que caen dentro de un rango general de 2.6 a 2.9.
La densidad de sólidos de arena ligeramente coloreada, formada principalmente de cuarzo,
se estima aproximadamente igual a 2.65; para suelos arcillosos y limosos, varía entre 2. y
2.9.

4. 3.-PROCEDIMIENTO
3.1. EQUIPOS
a) Picnómetro con una capacidad mínima de 250 ml. El volumen del picnómetro debe ser 2 0
veces el volumen de la muestra húmeda durante la etapa de aireación.
b) Horno de secado, controlado por termostato capaz de mantener una temperatura
uniforme de 110± 5 oc.
c) Balanza de 0.01 g de precisión. Con un capacidad de por lo menos 500 g cuando se utiliza
picnómetro de 250 ml y 1000 g para el picnómetro de 500 ml.
d) Desecador conteniendo sílica y gel. Se de verificar que la sílica gel presente el color
adecuado (i.e. azul).
e) Termómetro de 0.1 0C de precisión.
f) Equipo de remoción de aire de las muestras que puede estar constituido por una bomba
de vacío o una hornilla capaz de mantener la temperatura adecuada para hervir el agua.
g) Tamiz No 4 (i.e. abertura de 4.75 mm).
h) Batidora de suelo.
i) Embudo.
j) Papel absorbente.
k) Conservadora.
l) Recipiente capaz de contener agua.
m) Trozo de plastoformo sobre el cual pueda asentarse el picnómetro.
n) Equipo de manipuleo: guantes de asbesto, espátulas y cucharas.
o) Agua desaireada.
3.2. MUESTRA A ENSAYAR, PREPARACION DE LA MUESTRA Y REALIZACION DEL
ENSAYO
MUESTRA A ENSAYAR
Tamaño máximo de partícula
La muestra debe ser tamizada a través del tamiz No. 4, tomándose la porción que pasa
como muestra a ser empleada en el ensayo. En caso de que un porcentaje del suelo sea
retenido en el tamiz No. 4, está porción deberá ser analizada mediante el procedimiento
ASTM C127 u otro equivalente

5. Cantidad de muestra
La masa de la muestra representativa del suelo secada al horno deberá corresponder al
rango presentado en la Tabla 1, encontrándose esta en función del tipo de suelo.
CALIBRACION DEL PICNOMETRO
1. Determinar y registrar la masa del picnómetro limpio y seco (Fig. 1). Realizar el proceso
5 veces, la desviación estándar de los valores debe ser menor o igual que 0,02 g. El
promedio de los valores será registrado como la masa del PICNOMETRO, Mp
(Fig.1)
2. Llenar el picnómetro con agua desaireada hasta rebasar la marca de calibración, ver el
procedimiento de llenado del picnómetro en el punto 7 del acápite 7. El agua desaireada no
debe ser utilizada hasta que esta no adquiera la temperatura del cuarto donde se realiza la
calibración.
3. Introducir a la conservadora el picnómetro, termómetro, el tapón del picnómetro y agua
desaireada en una botella (Fig. 2). Dejar que el picnómetro entre en equilibrio térmico (por
al menos 3 h) a una temperatura de entre 15 a 30 °C. Pueden introducirse en un mismo
contenedor hasta seis picnómetros a la vez.
(Fig. 2).

6. 4. Extraer un picnómetro, tomando este por la parte superior del cuello para no alterar la
temperatura del agua en él. Colocarlo sobre plastoformo.
5. Utilizando el papel absorbente, ajustar el nivel del agua en el picnómetro hasta que la
parte inferior del menisco coincida con la marca de graduación (Fig. 2).
6. Determinar y registrar la masa del picnómetro lleno de agua, Mpw,c, con una precisión
de 0.01 g .
7. Extraer el termómetro de la conservadora e insertar este en el agua contenida en el
picnómetro hasta una profundidad de 25 a 80 mm. Determinar y registrar la temperatura
del agua en el picnómetro, Tb, con una precisión de 0.1 °C (Fig. 3).
Fig. 3. Temperatura del agua en el picnómetro,
8. Repetir los pasos del 2 al 6 hasta obtener cinco medidas independientes para cada
picnómetro que esté siendo calibrado.
9. Utilizando cada uno de los cinco datos, calcular el volumen de cada picnómetro, Vp, con
la ayuda de la siguiente ecuación:
𝑉𝑝 =
(𝑀𝑝𝑤, 𝑐 − 𝑀𝑝)
𝑃𝑤, 𝑐
Dónde: Pw,c = densidad por masa del agua a la temperatura de calibración [g/mL] (Tabla 2).
10. Calcular el promedio y la desviación estándar de los cinco volúmenes determinados. La
desviación estándar debe ser menor o igual que 0.05 ml.
REALIZACION DEL ENSAYO
1. Verificar que la masa del picnómetro, Mp, esté dentro los 0.06 g de la masa calibrada,
de lo contrario recalibrar la masa seca del picnómetro.

7. 2. Determinar el contenido de humedad, w, de una porción de la muestra siguiendo el
procedimiento D2216. Utilizando el contenido de humedad calcular la cantidad de muestra
húmeda necesaria para cumplir con los requerimientos de la Tabla 1.
3. Colocar 100 ml de agua en la batidora de suelo (Fig. 4).
Fig. 4. Vertido de agua en el vaso de la licuadora
Fig. 5. Introducción de la muestra al vaso de la licuadora
Fig. 6. Batido de la muestra

8. 4. Adicionar la muestra y batir
5. Colocar el vaso en la batidora y batir la muestra
6. Utilizando el embudo, colocar la mezcla en el Picnómetro (Fig. 7). Lavar todas las
partículas retenidas en el embudo con ayuda de agua, haciendo que estas entren al
picnómetro.
Fig. 7. Vaciado de la muestra al picnómetro
Fig. 8. Llenado de la muestra al picnómetro

9. Fig. 9. Eliminación de aire
7. Adicionar agua hasta que el nivel se encuentre entre 1/3 a 1/2 del alto del cuerpo del
picnómetro (Fig. 8). Agitar el picnómetro hasta formar una mezcla homogénea. Lavar
cualquier partícula adherida al picnómetro. Para algunos suelos que contienen una fracción
significante de suelo orgánico, el kerosén es mejor humectante que el agua.
8. Para poder remover el contenido de aire se hierve la muestra por un mínimo de 2 h (Fig.
9). Aplicar solamente el calor necesario para que la mezcla se mantenga hirviendo. Agitar
la mezcla tanto como sea necesario para evitar que el suelo se adhiera al picnómetro o las
partículas que se encuentren, en la superficie interna del picnómetro, sobre el nivel de la
mezcla se sequen.
9. Llenar el picnómetro, hasta rebasar la marca de calibración, con agua desaireada
introduciendo está a través de un tubo flexible de diámetro pequeño cuya punta se
mantenga ligeramente sumergida en la mezcla contenida por el picnómetro. Este proceso
debe ser realizado cuidadosamente para evitar que se generen burbujas de aire en la
muestra. Para esto el agua puede ser introducida por una manguera de diámetro pequeño
cuyo extremo de salida quede justo debajo de la superficie del agua en el picnómetro.
10. Llenar el picnómetro, hasta rebasar la marca de calibración, con agua desaireada
introduciendo está a través de un tubo flexible de diámetro pequeño cuya punta se
mantenga ligeramente sumergida en la mezcla contenida por el picnómetro. Este proceso
debe ser realizado cuidadosamente para evitar que se generen burbujas de aire en la
muestra. Para esto el agua puede ser introducida por una manguera de diámetro pequeño
cuyo extremo de salida quede justo debajo de la superficie del agua en el picnómetro.
Dejar enfriar el picnómetro hasta que adquiera la temperatura ambiente.
11. Introducir a la conservadora el picnómetro, termómetro, un recipiente con agua, el
tapón del picnómetro y agua desaireada en una botella. Dejar que el picnómtro entre en
equilibrio térmico durante toda la noche.

10. 12. Extraer el picnómetro de la conservadora, tomando este por la parte superior del
cuello para no alterar la temperatura del agua y ponerlo sobre plastoformo.
13. Ajustar el agua a la marca de calibración con la ayuda del papel absorbente.
14. Medir y registrar la masa del conjunto picnómetro, suelo y agua, Mpws, t con una
precisión de 0.01 g (Fig. 10).
Fig.10. Determinación de la masa del picnómetro más de muestra
Fig. 11. Medición de la temperatura de ensayo
15. Medir con el termómetro y registrar la temperatura de la mezcla, Tt, con una
precisión de 0.1 °C, tomando el dato a una profundidad de 25 a 80 mm (Fig. 11).
16. Verter la muestra en un contenedor, evitando que queden partículas en el picnómetro,
es posible utilizar agua adicional para lavar estas.
17. Secar la muestra en el horno a una temperatura de 110 ± 5 °C.
18. Dejar enfriar en el desecador.
19. Determinar la masa de la muestra seca, Ms, con una precisión de 0.01 g

11. 4. MEMORIA DE CÁLCULO
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES
PESO ESPECIFICO DE LOS SOLIDOS DEL
SUELO (AASHTO T 100-75)
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVIL
CLIENTES: CALCULISTA:
Univ.Cachi Vargas
Ismael Jesus
INSTITUTO DE ENSAYO Y MATERIALES
MUESTRA Nro: 1
D. DE MUESTRA:
ARCILLA
"ING.HUGO MANSILLA ROMERO"
LABORATORIO DE SUELOS
PROFUNDIDAD(m): 1.50
FECHA: 11 abril del
2017
PESO ESPECIFICO DE LOS SOLIDOS DEL SUELO (AASHTO T 100-75)
CALIBRACION DEL PICNOMETRO
T(°C) γwti Mpw,ti
0 0.9999 161.95
5 1 161.96
Densidad del agua a la
temperatura i de ensayo(γwT)
0.99895 10 0.9997 161.93
Peso del picnómetro lleno de agua
a la temperatura del ensayo °C
(Mpw,t)
161.85 15 0.9991 161.87
Peso del picnómetro (Mp) 61.77 20 0.9982 161.77
25 0.9971 161.66
30 0.9957 161.52
𝑀𝑝𝑤, 𝑡𝑖 =
𝛾 𝑤𝑛
𝛾 𝑊𝑇
∗ ( 𝑀𝑝𝑤, 𝑡 − 𝑀𝑝) + 𝑀𝑝 =
𝛾𝑤𝑡𝑖
0,99895
∗ (161,85 − 61,77) =161,95 con
𝛾𝑤𝑡𝑖=0,9999

12. Datos
186.68 g T= 16 °C
161.85 g
Peso Recipiente= 70.48 g
Peso del suelo seco T 16°C= 110.17 g
Peso suelo seco Ws= 39.69 g
0.99895 De tablas
Hallamos k
1.00075135
Para Gs
2.67293548
Verificando
𝑊2=
𝛾 𝑤 𝑇16°𝐶 =
𝑊1=
𝐾 =
(𝛾 𝑤 𝑇 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜)
( 𝛾 𝑤 𝑇20°𝐶
)
=
0,99895
0,9982
=
𝐺𝑠 = k ∗
(𝑊𝑠)
( 𝑊𝑠− 𝑊1+𝑊2)
= 1,00075 ∗
39,69
39,69−186,68+161,85
=
𝑒 =
𝐺𝑠
𝐷𝑠
∗ 𝛾 𝑤 − 1 =
2,67
1,5
∗ 1 − 1 = 0,78
𝑛 =
𝑒
𝑒 + 1
=
0,78
0,78 + 1
= 0,44
𝛿 𝑇=𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 =
𝐺𝑠
𝑒
∗ %ℎ =
2,67
0,78
∗ 30,96 = 100%

13. GRAFICA.-
5.- CONCLUSIONES
5.1 CONCLUSION GENERAL
Concluyendo que usando la norma ASTM D854-02 AASHTO T100-70 en el ensayo pudimos
determinar la gravedad específica de una muestra de suelo partículas menores a 4.75mm.
La gravedad específica (adimensional) salió como resultado 2.67 el cual lo podemos
clasificar según la tabla como un mineral que se llama Monmorilonita que su Gs es de 2.65-
2.8
161.50
161.55
161.60
161.65
161.70
161.75
161.80
161.85
161.90
161.95
162.00
0 5 10 15 20 25 30 35
Mpw,ti
T °C
CURVA DE CALIBRACION

14. 5.2. CONCLUSIONES ESPECÍFICAS.-
Como determinamos la gravedad específica mostrada en la conclusión general usamos la
tabla para hallar la densidad a 16°C y a 20 °C del experimento
Hallando el valor de K =1.00075
Para la calibración del picnómetro usamos la siguiente ecuación para hallar diferentes
𝑀𝑝𝑤, 𝑡𝑖 =
𝛾 𝑤𝑛
𝛾 𝑊𝑇
∗ ( 𝑀𝑝𝑤, 𝑡 − 𝑀𝑝) + 𝑀𝑝 =
𝛾𝑤𝑡𝑖
0,99895
∗ (161,85 − 61,77) 𝑐𝑜𝑛 𝛾𝑤𝑡𝑖
En la tabla mostrada en la memoria de cálculos
6.-OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
-Se recomienda tener cuidado con el manejo del picnómetro ya que nos ayuda a determinar
la Gravedad específica y tener mucho cuidado porque a veces requiere re-calibrar
-Se recomienda también tener en perfectas condiciones la batidora y los equipos de
remoción de aire ya que estos en condiciones sucias pueden alterar la muestra que se
requiere para hacer el ensayo del mercurio
-Se recomienda no mover la mesa ya que pueden viajar partículas que no sean parte delos
datos del experimento por que se mide en gramos
7.- APLICACIÓN DEL ENSAYO
El valor de gravedad específica es un parámetro básico 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 del suelo.
Ocasionalmente el valor de la gravedad específica Puede utilizarse en la clasificación de
los minerales del suelo, algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica
mayor que los provenientes de sílice.
8.- CUESTIONARIO
1. Defina gravedad específica del suelo, como se determina y explique la variación de
esta con respecto al cambio de humedad del suelo (3%)
El peso específico de un suelo (γ s) se define como el cociente entre el peso al aire
de las partículas sólidas y el peso del agua, considerando igual temperatura y el
mismo volumen.

15. La gravedad específica de un suelo (G s) se define como el peso unitario del material
dividido por el peso unitario del agua destilada a 4º C. La G s se calcula mediante la
siguiente expresión:
G s = γ s / γ w
Donde:
γ s = peso específico de los sólidos (grs/cm 3 )
γ w = peso específico del agua a 4º C (grs/cm 3 )
2. ¿Qué es la deareación y por qué es importante en el ensayo? (2%)
La deaireacion es la remoción del aire, en nuestro laboratorio para la mezcla suelo-
agua aplicaremos vació y/o calentamiento. Él vació solo es normalmente suficiente
para arenas, limos y arcillas. En suelos orgánicos, es aconsejable dejar hervir cerca
de 30 minutos la mezcla suelo-agua, añadiendo agua a medida que se necesite para
mantener el frasco volumétrico medio lleno.
Es importante porque la mayor fuente de error proviene de la inadecuada deaireacion
de la mezcla suelo agua. El agua contiene, en condiciones normales, aire disuelto. Las
particulas de suelo tambien contienen aire, y si este aire no se remueve de ambos
materiales, el volumen de aire produce una disminucion en el peso Mpws, bastante
grande lo cual da un menor valor de Gs ya que Mpw,t-(Mpwst-Ms) resulta mayor.
3. ¿Cómo se determina la gravedad específica de materiales gruesos (gravas)? (3%)
Remueva la muestra de ensayo del agua y enróllela en un paño o franela absorbente
hasta que toda la película visible de agua sea removida. Seque las partículas grandes
individualmente. Una corriente de aire es permitida para ayudar en la operación de
secado. Tenga cuidado de evitar la evaporación de agua de los poros del agregado
durante la operación de secado superficial. Determine la masa de la muestra de
ensayo en la condición saturada superficialmente seca (muestra al aire), Registre esta
y las subsiguientes masas con una precisión de 0.5 g o 0.05% de la masa de la
muestra, la que sea mayor.
4. ¿Por qué se realiza el ensayo a una temperatura de 20 ºC y cómo se corrige? (2%)
Se realiza la gravedad específica será presentada para una temperatura de 20°C.
Porque es un parámetro para no recurrir al volumen del frasco Para ello se corrige
la gravedad obtenida mediante el factor K que depende de la temperatura a la que se
realizó el ensayo, Tt, y con la siguiente relación:

16. (5)
Para suelos que contengan partículas mayores a 4.75 mm (Tamiz N O 4) se deberá
ponderar la gravedad específica de acuerdo a la siguiente ecuación:
Gs 20°C= (6)
donde:
R = porcentaje de suelos retenidos en el tamiz No. 4. P = porcentaje de suelo que
pasa el tamiz No. 4. Gs 20°C = gravedad específica aparente de los suelos retenidos
en el tamiz No. 4 determinada por el ensayo ASTM Cl 27 y corregida para 20 0C.
. Gs 20°C = gravedad específica de los sólidos del suelo que pasan el tamiz No. 4
determinada por éste procedimiento