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DENSIDAD APARENTE

Introduccin

El suelo por lo general se presenta como un cuerpo poroso, y por tanto,

tiene dos densidades: La densidad real, asumida de la densidad media de sus

partculas slidas, y la densidad aparente, tomando en cuenta el volumen de poros

incluidos en el suelo.

En razn de lo anterior, la densidad aparente sirve para determinar el

contenido total de porosidad en un suelo y su interpretacin ayuda a estimar la

capacidad de compactacin y la facilidad con que circulan tanto el agua como el

aire por la estructura del terreno en estudio.La densidad aparente puede ser incluida dentro del grupo mnimo de

parmetros a medir para evaluar la calidad de un suelo, como indicador de la

estructura, la resistencia mecnica y la cohesin del mismo (Doran, et al.,1994).

Para determinar la densidad aparente de un suelo, existen varios mtodos.

Uno de ellos es el mtodo de la parafina slida (paraffin wax method) cuyo

procedimiento se basa en el principio de Arqumedes. Esto es, que el volumen de

la muestra sumergida se traducir en el volumen del agua desplazada.

Para lograr que la muestra de suelo se mantenga inalterada durante el

proceso, se cubre con una o varias capas de parafina que pasa rpidamente de

un estado lquido (entre 60 y 70) a uno slido a temperatura ambiente. De este

modo se logra evitar que la humedad penetre la muestra y sature los poros.

Tambin se evita que la muestra se disuelva en el agua.

El procedimiento para este mtodo es relativamente sencillo, prctico y su

proceso es ampliamente conocido por los especialistas. Aun as, no existe

normativa oficial en Chile que haga referencia a este mtodo.

Para efectos del presente informe, se toma como referencia la norma

ASTM D 4531-86, Bulk Density of Peat and Peat Products, que incluye dos

mtodos para determinar la densidad aparente sobre muestra inalteradas. El

mtodo de la parafina, es el que se transcribe a continuacin:

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Mtodo de parafina slida

8. Procedimiento.

8.1 Tomar una muestra de suelo representativa, razonablemente inalterada ycortarla tan suavemente como sea posible. Pesar y registrar la masa hmeda de lamuestra, M.

8.2 Sumergir por un momento la muestra de suelo en parafina derretida a unatemperatura de entre 60 y 70 C. Permita que el exceso de parafina estile y dejarsecar todo el revestimiento. Repita la inmersin y secado hasta que se forme unacapa continua.

8.3 Obtener y registrar la masa de la muestra recubierta con parafina, Mpc.

8.4 Sumergir la muestra recubierta con parafina en una probeta graduada conagua y determinar el volumen, Vpc, mediante la observacin del volumen de aguadesplazada.

8.5 Retire la capa de parafina de la muestra utilizando un cuchillo afilado.

8.6 Coloque el resto de la muestra en un recipiente para el contenido de humedad

(moisture content container), y registrar la masa hmeda del suelo, M, con laexactitud especifica por la balanza utilizada.

8.7 Secar la muestra en un horno a 105 C hasta alcanzar una masa constante.Registre la masa del suelo seco, Ms.

9. Clculo

9.1 Para determinar la densidad aparente del suelo, , se debe realizar la

correccin del volumen de la capa de parafina de acuerdo a lo siguiente:

Masa de la capa de parafina = Mp = (Mpc M) (5)Volumen de la parafina del recubrimiento = Vp = (Mp / p)

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Dnde:

Mpc= masa de la muestra recubierta de parafina, gr.p = densidad de la parafina, gr/cm, YM= masa de la muestra hmeda inalterada, gr.

Volumen de la muestra de suelo = V = (Vpc - Vp) (6)

Densidad aparente, = (M / V)

Dnde:

Vpc = volumen de la muestra con parafina, cm.

9.2 El contenido de humedad, Wd, en este mtodo de ensayo debe ser obtenidaen trminos de masa seca para permitir que la densidad en seco, d, pueda sercalculada.

Wd= (M Ms) / Ms (7)

Dnde:

M = masa hmeda de la muestra una vez retirada de la parafina, gr, yMs = masa seca de la muestra, gr.

9.3 La densidad en seco, d, de la muestra se calcula como sigue:

d = (/1 + Wd) (8)

Dnde:

Wd= contenido de humedad en trminos de masa seca al horno.10. Informe

10.1 El informe deber incluir lo siguiente:

10.1.1 Informe de densidad aparente,, y de densidad seca, d, con una precisinen sus valores de 0.01 gr/cm. Tambin se debe indicar el mtodo utilizado paradeterminar dicha informacin.

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10.1.2 El contenido de humedad, w, con una precisin de 0,1%. Es de sumaimportancia que se indique si la humedad contenida es en trminos de la masaseca o de la masa total de la muestra de suelo.

11. Precisin y Desviacin estimada.

11.1 Precisin - El subcomit est buscando los datos pertinentes a travs de losusuarios de este mtodo de ensayo para determinar la precisin de este.

11.2 Desviacin estimada- Puesto que no hay material de referencia que seacepte como adecuado para determinar el sesgo de este procedimiento, ladesviacin estimada no ha sido determinada.

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Aplicacin

El equipo mnimo necesario para llevar a cabo este ensayo, una vezobtenida la muestra, es el siguiente:

1- Frasco vidrio de volumen graduado.2- Balanza con precisin de 0.1 gr.3- Parafina slida.

A modo de ejemplo, se asume que la muestra hmeda pes 155.5 gr. Unavez cubierta con parafina pes 180.5 gr. Con estos datos se puede calcular lamasa de la parafina:

Masa de la muestra con parafina Masa de la muestra

Masa Parafina = 170.5 gr. 155.5 gr. = 15 gr.

Se sumerge la muestra cubierta con parafina en el frasco graduado conagua y se obtiene el volumen del agua desplazada. En este ejemplo ser de 84.5cm.

Se sabe que la densidad de la parafina es de 0.75 gr/cm. por tanto:

Volumen de la Parafina = Masa de la parafina/Densidad de la parafinaVol. Parafina = 15 gr./ 0.75 gr/cm. = 20 cm

Con los datos anteriores se puede calcular el volumen de la muestra:

Volumen de la Muestra = Vol. Agua desplazada Vol. Parafina.Vol. De la muestra = 84.5 cm - 20 cm = 64.5 cm

Con esta informacin ya se puede determinar la densidad aparente de lamuestra de suelo en estudio:

Densidad aparente, = (M / V)

Densidad aparente = 155.5 gr./64.5 cm = 2.41 gr/cm.

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CONCLUSIN

Este mtodo, adems de ser sencillo en su proceso, no necesita degrandes recursos para ser ejecutado y sus resultados son confiables y de unaprecisin aceptable. Quizs la nica dificultad radica en la obtencin de la muestra

que debe ser razonablemente inalterada segn la norma. Sin embargo, existenherramientas especialmente diseadas para dicho fin con lo cual se logranresultados ptimos en el trabajo de laboratorio.

Con este mtodo adems se puede calcular el contenido de humedad ytambin la densidad en seco con lo que completa buena parte de los datosbsicos para determinar las caractersticas fundamentales de un suelo.

Bibliografa:

- ASTM D4531-86 Standard Test Methods for Bulk Density of Peat and PeatProducts.

- Gua de laboratorio de Geotecnia; 2008; P. Medina, E. Barra, L. Guzmn