NORMA CHILENA OFICIAL
NCh1532.Of80
Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas sólidas
Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh1532 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Cemento El Melón S.A., Depto. Asesoría Técnica Centro de Estudios, Medición y Certificación de Calidad, CESMEC Ltda. Consultoría en Mecánica de Suelos E.C. Rowe y Asociados, Ingenieros Civiles Empresa Nacional del Petróleo, ENAP Instituto de Investigaciones Geológicas, Laboratorio Geotecnia Instituto Nacional de Capacitación Profesional, INACAP Instituto Nacional de Normalización, INN Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, División Política Habitacional, Depto. de Normalización Ministerio de la Vivienda y Urbanismo, SERVIU Metropolitano Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad
Armando Soto O. Enrique Scarella H. Issa Kort K. Enrique C. Rowe M. Pedro Carvajal A. Gloria Valenzuela B. Rubén Figueroa S. Alfredo Cifuentes S. Eduardo Cuevas O. Alfonso Herrera A. Walter Soto S. Pablo Gutiérrez D. Jorge Salgado A.
I
NCh1532 Ministerio de Obras Públicas, Servicio Nacional de Obras Sanitarias Sociedad Chilena de Mecánica de Suelos y Fundaciones TECNOLAB Universidad Católica de Chile Universidad Católica de Valparaíso, Escuela de Construcción Civil Universidad Católica, Escuela de Ingeniería Universidad de Concepción, Escuela de Ingeniería Universidad de Chile, Sede Valparaíso, Depto. de Tecnologías Universidad Técnica del Estado, Depto. de Obras Civiles Universidad Técnica del Estado, Sede La Serena, Construcción Civil Dick U., Francisco Sandor E., Miguel Soto F., Eduardo
José Petit V. Andrés Pérez M. José Díaz G. Guido Concha G. Raúl Espinace A. Arturo Morales M. Arturo Gutiérrez T. Eduardo Cruzat F. Carmen Norambuena P. Gerardo M. Silva Ch. J. Mario Aguilera L. Francisco Dick U. Miguel Sandor E. Eduardo Soto F.
Esta norma concuerda totalmente con la norma de la American Society for Testing and Materials ASTM D 854-58 Specific gravity of soils. Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización en sesión efectuada el 17 de Octubre de 1980. Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº335 de fecha 27 de Noviembre de 1980, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial Nº30.845, del 20 de Diciembre de 1980.
II
NORMA CHILENA OFICIAL
NCh1532.Of80
Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas sólidas
1 Alcance y campo de aplicación 1.1 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. 1.2 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. 1.3 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 correspondiente. El resultado debe ser el promedio ponderado de ambas fracciones.
2 Referencias NCh179 NCh1117 NCh15081) NCh1515 NCh15331)
1 ) En preparación.
Mecánica de suelos - Símbolos, unidades y definiciones. Aridos para morteros y hormigones - Determinación de las densidades real y neta, y la absorción de agua de las gravas. Mecánica de suelos - Guía para la investigación y el muestreo de suelos y rocas. Mecánica de suelos - Determinación de la humedad. Mecánica de suelos - Determinación de la granulometría.
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NCh1532
3 Terminología Los símbolos, unidades y definiciones aparecen en NCh179.
4 Aparatos 4.1 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.
4.2 Balanza Con precisión de 0,01 g si se emplea el frasco o con precisión de 0,001 g si se emplea la botella.
4.3 Reductor de presión Aspirador o bomba de vacío y sus accesorios.
4.4 Herramientas y accesorios Recipientes para las muestras, brochas, poruña, embudo, termómetro, estufa, secador, etc.
5 Materiales Agua destilada o desmineralizada desaireada, kerosene, solución disolvente de grasas, etc.
6 Calibración del picnómetro a) Limpiar, secar, pesar y registrar la masa del picnómetro vacío ( Mf ). NOTA - 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 y 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.
2
NCh1532 b) Llenar con agua destilada a temperatura ambiente hasta que la parte inferior del menisco coincida con la marca de calibración. Secar el interior del cuello del picnómetro y también el exterior. Pesar y registrar la masa del picnómetro más el agua ( Ma ). c) Insertar un termómetro en el agua hasta el centro del picnómetro. Determinar y registrar la temperatura de calibración ( ti ) aproximando a 1ºC. NOTA - El kerosene es un mejor agente humedecedor que el agua para la mayoría de los suelos y puede usarse en lugar del agua destilada en muestras secadas al horno.
d) De la masa del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración ( Ma ti ) se debe preparar una tabla de valores de Ma para una serie de temperaturas que probablemente prevalezcan durante el ensayo; e) Calcular los valores de Ma a distintas temperaturas de acuerdo con la fórmula siguiente:
Ma tx =
ρω tx ρω ti
•
( Ma
ti
− Mf
) + Mf
en que:
Ma tx =
masa del picnómetro más el agua a una temperatura x dada, g;
ρω tx =
densidad del agua a una temperatura x dada, g/cm3 (kg/!);
ρω ti =
densidad del agua a la temperatura de calibración, g/cm3 (kg/!) (ver tabla);
Ma ti = Mf
=
masa del picnómetro más el agua a la temperatura de calibración, g; masa del picnómetro vacío, g.
NOTA - Este procedimiento es muy conveniente para laboratorios que hacen muchas determinaciones con el mismo picnómetro. También es aplicable a una sola determinación. Llevar el picnómetro y su contenido a una temperatura determinada requiere un tiempo considerable, por lo que resulta mucho más conveniente trabajar con la tabla de valores Ma . Es importante que los valores del picnómetro más el agua, como Ma y Mm (este último definido en 11). se basen en agua a la misma temperatura.
3
NCh1532 Tabla - Densidad del agua según su temperatura
*)
Temperatura ºC
Densidad*) g/cm3 (kg/!!)
K (adimensional)
16
0,999 09
1 000 9
18
0,998 59
1 000 4
20
0,998 20
1 000 0
23
0,997 54
0 999 3
26
0,996 78
0 998 6
29
0,995 94
0 997 7
Estos mismos valores, tomados en su forma adimensional, corresponden a la densidad relativa del agua.
7 Muestreo Las muestras de suelo se deben obtener de acuerdo con lo indicado por la Especificación Técnica correspondiente en el caso de controles de obra, o lo indicado por el profesional responsable en el caso de una prospección. NOTA - Ver NCh1508.
8 Tamaño de la muestra 8.1 La muestra de ensayo compuesta por partículas menores que 5 mm debe tener un tamaño mínimo, referido a su masa seca, de 25 g cuando se usa el frasco y de 10 g cuando se usa la botella con tapón.
9 Acondicionamiento 9.1 La muestra de ensayo puede estar con su humedad natural o seca en estufa: a)
Muestra de ensayo con su humedad natural Su masa seca ( ms ) se debe determinar y registrar al final del ensayo, evaporando 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.
4
NCh1532 b)
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).
9.2 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.
10 Ensayo 10.1 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. 10.2 Remover el aire atrapado por uno de los siguientes procedimientos: a)
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;
b)
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;
c)
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.
10.3 Tapar el picnómetro con la muestra y cuando corresponda dejar enfriar a temperatura ambiente. 10.4 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.
5
NCh1532
11 Expresión de resultados Calcular la densidad de partículas sólidas de acuerdo con la fórmula siguiente:
ρs =
ms (ms + Ma ) − Mm
•
ρω
tx
en que:
ρs
=
densidad de partículas sólidas, g/cm3 (kg/!);
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.
NOTA - La norma ASTM D 854-58 determina un valor adimensional de Specific Gravity, definido como el cuociente entre la densidad del suelo y la densidad del agua a una temperatura determinada (de acuerdo con la definición, este valor es una densidad relativa). Cuando se desee determinar este valor, proceder como sigue: a)
para obtener SG respecto del agua a 20ºC, se aplica la fórmula siguiente:
SG tx 20º C = SG tx tx
•
K =
ρs ρω 20º C
en que:
SG tx 20º C
=
SG tx tx
=
K = b)
ρω tx ρω 20º C
valor de Specific Gravity respecto del agua a 20ºC.
ms ( ms + Ma ) − Mm
, este valor se obtiene de la tabla.
para obtener SG respecto del agua a 4ºC, se aplica la formula siguiente:
SG tx 4 º C = SG tx tx
•
ρrω
tx
=
ρs ρω
=
4º C
ρs 1kg !
en que:
SG tx 4º C
=
ρrω tx
=
valor de Specific Gravity respecto del agua a 4ºC. densidad
relativa
del
agua
a
la
temperatura
Corresponde a:
ρrω tx =
6
ρω tx ρω 4º C
=
ρω tx 1 kg !
del
ensayo.
NCh1532
12 Informe El Informe debe incluir lo siguiente: a) resultado del ensayo; b) cualquier información específica relativa al ensayo o al suelo en estudio; c) la referencia a esta norma.
7
NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO
NACIONAL
DE
NCh
NORMALIZACION
!
1532.Of80 INN-CHILE
Mecánica de suelos - Determinación de la densidad de partículas sólidas Soil mechanics - Determination of density of solid particles
Primera edición : 1980 Reimpresión : 1998
Descriptores:
mecánica de suelos, ensayos, ensayos de suelos, determinación de la densidad, suelos
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