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Manual de Cátedras de Mecánica de Suelos I : Unidad 3: Propiedades físicas fundamentales
UNIDAD 3
Propiedades físicas fundamentales
3.8 Manejo del diagrama de fases
El diagrama de fases se había definido anteriormente como aquél en que habíamos convenido fusionar los tres elementos componentes del suelo. Ahora, describiremos el procedimiento para la obtención de los valores necesarios para su manejo en el caso más frecuente.
Una vez preparada, la muestra es llevada a una balanza con precisión de décimas de gramo donde será obtenido su peso en estado natural (W). Si la muestra no se disgrega, se podrá pesar directamente sobre el platillo de la balanza; en caso contrario colocaremos el espécimen en un recipiente y luego restaremos el peso de éste.
Nuestro siguiente paso será la obtención del volumen de la muestra. Para ello idealizamos dos planos en el espacio, perpendiculares entre sí, que atraviesan la muestra dividiéndola. Estos planos podrán ser indicados en la muestra mediante unas hendiduras suaves impresas con un cuchillo ( ver figura 3.12). Con la ayuda de un calibrador o pies de rey (ver Figura 3.13), tomaremos tres diámetros según cada plano; inferior, central y superior . Obtenidos estos seis diámetros, calcularemos una media ponderada dándole el doble de valor a los diámetros centrales, determinándose así el diámetro medio con el cual calcularemos el área media.
Dm = ( Di + 2 * Dc + Ds + Di’ + 2 * Dc’ + Ds’ ) / 8
La altura (H), se podrá obtener, también por medición directa y al multiplicarla por el área media se consigue el volumen del espécimen (V).
Ya conocidos el volumen y el peso de la muestra en su estado, procederemos a introducir el espécimen de tamaño normal al horno donde permanecerá por espacio 12 horas a una temperatura de 105°± 5°C. Cumplido este tiempo , retiraremos la muestra y la llevamos a la balanza. El peso ahora obtenido será el correspondiente a partículas sólidas (Ws), debido a que la muestra ha quedado deshidratada completamente. El peso del agua (Ww) se calcula sencillamente como la diferencia en peso entre la muestra en su estado natural y la muestra seca.
Ww = W - Ws
De esta forma hemos completado el diagrama de fases en lo referente a pesos.
Para la determinación de los volúmenes, necesitamos el peso específico de partículas sólidas (gs ), cuyo valor no se obtiene de forma tan directa. Esta obtención se tratará en el acápite siguiente, pudiendo ser considerado hasta entonces como un dato suministrado. El peso específico de partículas sólidas se define como la relación por cociente entre el peso de partículas sólidas y su volumen correspondiente.
gs = Ws / Vs
Por esta razón, conocidos el peso y el peso específico de partículas sólidas, el volumen de sólidos se despeja fácilmente:
Vs = Ws / gs
Valiéndonos del peso específico del agua, que consideraremos igual a la unidad despreciando su variación en función de la temperatura y la posición, podremos determinar el volumen de agua. por esta razón, numéricamente hablando, el volumen de agua será igual a su peso, siempre y cuando se tengan en cuenta las unidades.
Vw = Ww
La obtención del volumen de gas se realizará de forma directa , restando al volumen total, los volúmenes correspondientes a sólidos y agua.
Vg = V - Vs - Vw
Con sólo sumar los volúmenes correspondientes a gas y agua, obtenemos el volumen de vacíos.
Vv = Vg + Vw
Obtenidos todos los valores podemos pasar a la determinación de la razones correspondientes a las propiedades físicas del suelo que se analiza. No es aconsejable computar ningún valor hasta tanto no se haya desarrollado totalmente el diagrama de fases.
© Octubre 1981 y © Junio de 1984 Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña, Santo Domingo, República Dominicana
© Mayo 1994, Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña, Santo Domingo, República Dominicana