1. 1.4.DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS
SÓLIDOS.
El peso específico de un suelo (γs) se define como el cuociente entre el
peso al aire de las partículas sólidas y el peso del agua, considerando
igual temperatura y el mismo volumen.
La gravedad específica de un suelo (Gs) se define como el peso unitario
del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4º C. La
Gs se calcula mediante la siguiente expresión:
Gs = γs / γw
donde:
γs = peso específico de los sólidos (grs/cm3)
γw = peso específico del agua a 4º C (grs/cm3)
De esta forma, la gravedad específica puede ser calculada utilizando
cualquier relación de peso de suelo (Ws) al peso del agua (Ww), siempre
y cuando se consideren los mismos volúmenes, como se observa en la
siguiente expresión:
Gs = ( Ws / Vs ) / ( ( Ww / Vw ) * γw ) = Ws / ( Ww * γw )
donde:
Vs = volumen de sólidos
Vw = volumen de agua
La forma de calcular Gs, difiere según el tipo de suelo analizado y el
tamaño de sus partículas. Para suelos que contienen partículas mayores
que el tamiz de 5 mm. (malla Nº4 ASTM), el método recomendado a
seguir es el C-127 ASTM, llamado gravedad específica y absorción de
agregados gruesos. Si el suelo se compone de partículas mayores y
menores que 5 mm. la muestra se separa en el tamiz, determinando el
porcentaje en masa seca de ambas fracciones y se ensayan por separado
con el método correspondiente. El resultado será el promedio ponderado
de ambas fracciones. El valor de la gravedad específica para el suelo
será:
Gs = Gs (bajo malla Nº 4) * % Pasa malla Nº 4 +
Gs (sobre malla Nº 4) * % Retenido malla Nº 4
Los procedimientos para suelos que pasen bajo la malla Nº 4, se
diferencian sólo si se trata de suelos cohesivos o no.
El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación
de vacíos de un suelo, es utilizada en el análisis hidrométrico y sirve
para graficar la recta de saturación máxima en el ensayo de
compactación Proctor.
Ocasionalmente puede utilizarse en la clasificación de minerales del
suelo (por ejemplo algunos minerales de hierro tienen un valor de
gravedad específica mayor que los provenientes de sílice).

2. 1.4.1. Gravedad específica de partículas sobre malla Nº 4 ASTM según
método C-127. La finalidad de este ensayo, es determinar la
absorción de los agregados gruesos expresada como porcentaje y su
gravedad específica.
El peso seco de la muestra se determina por secado al horno y su
volumen utilizando un recipiente de volumen conocido aplicando el
principio de Arquímedes (según el cual un cuerpo dentro de una masa
de agua desplaza un volumen de agua igual al del cuerpo sumergido).
- Equipo necesario.
- Sifón.
- Probeta graduada y tarada de 1000 cm3 de capacidad y 0,1 cm3 de
precisión.
- Estanque con agua.
- Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable
capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.
- Herramientas y accesorios. Recipientes plásticos, poruña y
paño.
- Procedimiento. Para determinar la absorción del material, se toman
1000 grs. de suelo retenido en la malla Nº 4 ASTM y se lava en la
malla Nº 200 ASTM (0,08 mm), de modo de eliminar el material
fino presente, hasta que el agua salga totalmente limpia. Esta
muestra lavada, se seca en el horno hasta masa constante durante
24 horas.
Retirada del horno, la muestra se pesa (Ws) y se sumerge
inmediatamente durante 48 horas dentro del estanque de agua.
Cumplido el tiempo, se retira la muestra y se seca superficial e
individualmente con un paño, evitando durante esta operación la
evaporación de agua desde los poros de las partículas.
Finalmente se pesa la muestra, obteniendo el peso saturado
superficialmente seco (Wss) y se determina el % de absorción (%A).
Para determinar el volumen de la muestra, se debe llenar el sifón
con agua hasta que ésta se estabilice (esto ocurre cuando desde el
sifón deja de escurrir agua). Inmediatamente, bajo la descarga de
agua del sifón se coloca la probeta seca, graduada y tarada y se
vacía la muestra al interior del sifón. Se espera que el agua deje
de caer por la descarga y se determina el volumen desplazado (Vd).
La determinación del volumen se determina de dos maneras:
- leyendo directamente el volumen en la probeta graduada (V1),
- pesando la probeta con el agua desplazada (W1) y descontando el
peso de la probeta (W2). Para efectos de corrección se debe
medir la temperatura del agua (Tºx), por lo que el volumen de

3. agua (V2) corresponderá al cuociente del peso del agua y su
densidad a Tºx.
Se promedian los dos valores de volúmenes (V1 y V2) y se
determina la gravedad específica (Gs) de la muestra.
- Cálculos.
- Calcular el porcentaje de absorción (%A) de la muestra:
%A = ( Wss - Ws ) / Ws * 100 ( % )
donde:
Ws = peso de la muestra seca (grs.)
Wss = peso de la muestra saturada y superficialmente
seca (grs.)
- Calcular el volumen desplazado (Vd) por la muestra:
Vd = ( V1 + ( W1 - W2 ) / D ) / 2 ( cm3 )
donde:
V1 = volumen desplazado leído directamente en la
probeta (cm3)
W1 = peso de la probeta más el agua (grs.)
W2 = peso de la probeta (grs.)
D = peso unitario del agua a Tºx (grs/cm3)
- Calcular la gravedad específica saturada (Gh) de la muestra:
Gh = ( Wss / Vd ) * ( 1 / γw ) ( grs/cm3 )

4. donde:
γw = peso específico del agua a 4º C (grs/cm3)
- Calcular el valor de la gravedad específica (Gs) de la muestra:
Gs = Gh / ( 100 + %A ) * 100
1.4.2. Gravedad específica de los sólidos bajo malla Nº 4 ASTM según
NCh 1532 Of. 80. El ensayo consiste en obtener el volumen de un
peso conocido de granos de suelo y dividirlo por el peso del mismo
volumen de agua. Para esto se utiliza un picnómetro, en el cual se
desplaza indirectamente el volumen del material al vaciarlo dentro de
éste.
La fuente de error más seria en la determinación experimental de la
gravedad específica no es la temperatura del agua del picnómetro ni
el uso de agua común, sino la inadecuada desaireación de la mezcla
suelo-agua, ya que el agua en condiciones normales contiene aire
disuelto al igual que las partículas de suelo. Si este aire es removido
de ambos materiales, el volumen de aire producirá una disminución en
el peso del frasco que contiene la mezcla suelo-agua.
Para lograr la desaireación de la mezcla suelo-agua puede aplicarse
vacío y/o calentamiento. El vacío es aplicable para arenas, limos y
arcillas. En suelos orgánicos, es aconsejable dejar hervir cerca de 30
minutos la mezcla de suelo-agua añadiendo agua a medida que se hace
necesario.
- Equipo necesario.
- Picnómetro con una capacidad volumétrica igual o mayor que 100
ml. Ante la ausencia de este, se puede ocupar una botella con
tapón con capacidad igual ó mayor que 50 ml. (el tapón debe ser
del mismo material que la botella y debe tener una perforación
central que permita la eliminación de aire y agua sobrante).
- Reductor de presión, aspirador o bomba de vacío.
- Agua destilada o desmineralizada desaireada, kerosene, alcohol,
éter y una solución disolvente de grasas.
- Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable
capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.
- Herramientas y accesorios. Balanza de precisión de 0,01 gr.,
recipientes para muestras, brochas, embudo, pipeta, poruña,
termómetro y secador.
- Procedimiento. Primero que nada deberá calibrarse el picnómetro,
para ello se limpia el picnómetro con amoníaco ó algún disolvente
de grasas y luego se enjuaga con agua destilada. Se deja escurrir
boca abajo para luego lavar con alcohol y dejar escurrir
nuevamente, para lavar ahora con éter, el cual elimina los vapores
que queden al interior del picnómetro, dejándolo boca abajo 15
minutos.

5. El picnómetro se pesa limpio, seco y vacío (Mf). Se llena con agua
destilada a temperatura ambiente hasta que la parte inferior del
menisco coincida con la marca de calibración, se seca tanto el
interior del cuello como el exterior del picnómetro y se registra el
peso del picnómetro más el agua (Ma). La temperatura de
calibración (Ti), se determina con un termómetro inserto en el
agua.
Del peso del picnómetro más el agua a la temperatura de
calibración (Ma Tºi), se prepara una tabla de valores de Ma para
una serie de temperaturas (Tºx) que probablemente prevalezcan
durante el ensayo. Se calculan los valores de Ma Tºx , mediante la
siguiente expresión:
Ma Tºx = ( γw Tºx / γw Tºi ) * ( Ma Tºi - Mf ) + Mf
donde:
Ma Tºx= peso del picnómetro más el agua a una Tºx (grs.)
γw Tºx = densidad del agua a una Tºx (grs/cm3), según la
tabla de la figura 1.17.
γw Tºi = densidad del agua a la Tº de calibración (grs/cm3),
según la tabla de la figura 1.17.
Ma Tºi= peso del picnómetro más el agua a la temperatura de
calibración (grs.)
Mf = peso del picnómetro vacío (grs.)
Para determinar la gravedad específica, el tamaño de muestra a
emplear tendrá un mínimo referido a su peso seco de 25 grs. cuando
se usa el picnómetro y de 10 grs. cuando se usa la botella con
tapón.
La muestra de ensaye, podrá encontrarse con su humedad natural o
seca en horno. Para una muestra con humedad natural, su masa
seca (Ms) se debe determinar al final del ensayo evaporando el
agua en el horno a temperatura de 110º ± 5º C. Para una muestra
de ensaye seca en horno, se debe dejar secar en el horno hasta masa
constante, se enfría en un secador y se pesa (Ms). Luego de esta
operación la muestra debe sumergirse en agua destilada por lo
menos 12 hrs.
Se coloca la muestra en el picnómetro, evitando tener pérdidas de
material una vez determinada su masa seca. Se agrega una cantidad
de agua destilada cuidadosamente (para evitar la formación de
burbujas de aire), hasta alcanzar aproximadamente las 3/4 partes de
la capacidad del frasco o la mitad de la botella
Temperatura (º C) Densidad (grs/cm3) K (adimensional)
0 0,99987 1,00164
1 0,99993 1,00170
2 0,99997 1,00174
3 0,99999 1,00176
4 1,00000 1,00177
5 0,99999 1,00176
6 0,99997 1,00174

6. 7 0,99993 1,00170
8 0,99988 1,00165
9 0,99981 1,00158
10 0,99973 1,00150
11 0,99963 1,00140
12 0,99952 1,00129
13 0,99940 1,00117
14 0,99927 1,00104
15 0,99913 1,00090
16 0,99897 1,00074
17 0,99880 1,00057
18 0,99862 1,00039
19 0,99843 1,00020
20 0,99823 1,00000
21 0,99802 0,99979
22 0,99780 0,99957
23 0,99756 0,99933
24 0,99732 0,99908
25 0,99707 0,99884
26 0,99681 0,99858
27 0,99654 0,99831
28 0,99626 0,99803
29 0,99597 0,99773
30 0,99565 0,99742
Figura 1.17. Tabla de densidad del agua según su temperatura.
Fuente: NCh 1532 Of. 1980.

7. Luego es necesario remover el aire atrapado por alguno de los
procedimientos normalizados.
- Procedimiento Nº 1. Someter el contenido a un vacío parcial
(presión de aire igual o menor que 100 mm. de mercurio). Para
evitar un burbujeo excesivo se va aplicando un vacío gradual que
se va aumentando lentamente hasta el máximo, el que deberá
mantenerse por 15 minutos a lo menos para conseguir un
desaireado completo. El picnómetro debe agitarse suavemente
para ayudar a la remoción de aire.
- Procedimiento Nº 2. Calentar o hervir a lo menos por 10
minutos, girando ocasionalmente el picnómetro para ayudar a
remover el aire, y luego someter el contenido a presión de aire
reducida.
- Procedimiento Nº 3. Si no se cuenta con sistema de vacío se
puede colocar el picnómetro en un baño María de glicerina (por
lo general 10 minutos de hervor son suficientes para sacar el aire
contenido en el material). En este caso debe esperarse que el
picnómetro alcance nuevamente la temperatura ambiente para
seguir con la prueba.
Una vez que se ha removido el aire atrapado, es necesario tapar el
picnómetro con la muestra y cuando corresponda dejar enfriar a
temperatura ambiente. Se agrega agua destilada hasta llenar el
picnómetro, se limpia y seca el exterior con un paño limpio y seco,
para determinar el peso del picnómetro más la muestra y el agua
(Mm). Finalmente, determinar la temperatura de ensayo del agua
(Tºx), aproximando a 1º C.
- Cálculos.
- Calcular la densidad de las partículas sólidas (γs):
γs = Ms / (Ms + Ma Tºx - Mm) * γw Tºx ( grs/cm3 )
donde:
Ms = peso seco de la muestra de ensayo
(grs.)
Ma Tºx = peso del picnómetro más el agua a la temperatura
de ensaye (valor tomado de la tabla de valores)
Mm = peso del picnómetro más la muestra y
el agua a la temperatura de ensayo.
- Calcular el valor de Gs respecto del agua a 20º C (Gs Tºx / 20º C),
mediante la siguiente expresión:
Gs Tºx / 20º C = Gs Tºx / Tºx * K = γs / ( γw 20º C )
donde:
Gs Tºx / Tºx = Ms / ( Ms + Ma - Mm )
K = γw / γw 20ºC (valor de la tabla de la figura 1.17.)
- Calcular el valor de Gs respecto del agua a 4º C (Gs Tºx / 4º C),
mediante la siguiente expresión:

8. Gs Tºx / 4º C = Gs Tºx / Tºx * γrw Tºx = γs / γw 4º C
donde:
γrw Tºx = densidad relativa del agua a la Tº de ensaye
(grs/cm3)
de otra forma:
γrw Tºx = γw Tºx / γw 4º C = γw Tºx / 1 kg / Lt
- Observaciones.
- El procedimiento de preparar una tabla de valores es muy
conveniente para laboratorios que hacen muchas determinaciones
con el mismo picnómetro, aunque también es aplicable a una sola
determinación. Llevar el picnómetro y su contenido a una
temperatura determinada requiere de un tiempo considerable, por
lo que resulta mucho más conveniente trabajar con la tabla de
valores Ma. Es importante señalar que los pesos del picnómetro
más el agua y la muestra (Ma y Mm respectivamente), se basen
en lecturas realizadas con agua a la misma temperatura.
- En suelos secos al horno puede usarse kerosene en vez de agua
destilada para llenar el picnómetro, debido a que es un buen
agente humedecedor para la mayoría de los suelos.
- En suelos arcillosos con humedad natural, se debe disgregar la
muestra antes de depositarla en el picnómetro.
1.4.3. Método del picnómetro de Le Chatelier. Este método se aplica
para determinar la gravedad específica de suelos no cohesivos, que
pasen por el tamiz de 5 mm. Se utiliza un picnómetro del mismo
nombre (figura 1.18.), en el cual el volumen desplazado por la
muestra seca es leído directamente en el cuello del aparato, que posee
una graduación para este efecto.

9. Figura 1.18. Picnómetro de Le Chatelier.
Fuente: ELE Internacional Ltda.,
1993.
- Procedimiento. Se usa una muestra seca al horno, junto con
bencina para un mejor humedecimiento de la muestra. De 100 grs.
de suelo seco al horno, se extraen 55 grs. secos en caliente
dejándolos enfriar durante 30 minutos al aire. Luego se pesa
nuevamente para determinar la humedad higroscópica, es decir, la
humedad que absorbió el suelo desde el aire durante el período de
reposo.
Se limpia el picnómetro con una mezcla crómica, compuesta de 60
grs. de dicromato de potasio disuelta en 300 cm3 de agua destilada,
se deja enfriar y enseguida se añaden 460 cm3 de ácido sulfúrico
comercial. Se lava el picnómetro para eliminar las grasas, luego se
enjuaga con agua destilada y se recubre con alcohol el interior,
para finalmente lavar con ácido sulfúrico dejándolo 10 a 15
minutos boca abajo.
A continuación se llena el picnómetro con bencina o agua destilada
hasta llegar a la marca cero. Se debe esperar aquí la estabilización
de la temperatura ambiente entre el líquido (kerosene o agua
destilada) y el picnómetro, para ello el picnómetro se sumerge en
un recipiente con agua a temperatura ambiente hasta que el menisco
permanezca constante.
Se verifica la marca cero y si es necesario se sigue llenando con un
gotario para llegar a dicho punto.
Finalmente, se deposita la muestra por medio de un embudo que
llegue hasta el ensanche del cuello y se agita el conjunto para
expulsar el aire no disuelto hasta que no se produzcan burbujas. Se
pone el picnómetro en una superficie horizontal y se lee
directamente en el cuello y en la parte inferior del menisco. Se
mide la temperatura del líquido con la muestra dentro del
picnómetro para hacer la corrección respectiva.

10. - Cálculos.
- Calcular la humedad higroscópica (wh) mediante la siguiente
expresión:
wh = ( Wsf - Ws ) / Ws * 100 ( % )
donde:
Wsf = peso de la muestra seca y enfriada (grs.)
Ws = peso de la muestra seca en caliente (grs.)
- Calcular la gravedad específica (Gs) de la muestra, mediante la
siguiente expresión:
Gs = Wsf / Vd * ( 1 / γw )
donde:
Vd = volumen desplazado y leído directamente en el
picnómetro (cm3)

11. UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO
ESCUELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS
Proyecto :
Ubicación :
Descripción del suelo :
Fecha de muestreo :
Fecha de ensayo :
Gravedad específica y absorción de los sólidos sobre malla Nº 4
Determinación de la absorción
Muestra Nº 1 2 3 4
Peso muestra seca
Peso muestra S.S.S.
% de absorción
Determinación de la gravedad específica
Muestra Nº 1 2 3 4
Peso muestra
Peso muestra + agua
Volumen desplazado
Volumen desplazado leído
Volumen promedio
Temperatura agua ensayo
Densidad agua a Tºx
Gs saturado
Gravedad específica
Observaciones :

13. UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO
ESCUELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS
Proyecto :
Ubicación :
Descripción del suelo :
Fecha de muestreo :
Fecha de ensayo :
Gravedad específica de los sólidos bajo malla Nº 4
Método con extracción de aire
Calibración del picnómetro
Determinación Nº 1 2 3 4 5
Peso picnómetro
Peso picnómetro + agua
Tº calibración
Curva de calibración
Peso picnom.
+ agua
Temperatura º C
Determinación de la Gravedad Específica
Determinación Nº 1 2 3 4 5
Peso muestra seca
Peso picnómetro + agua a Tº calibración
Peso picnómetro + muestra + agua a Tº de ensayo
Temperatura de agua de ensayo ( Tºx )

14. Densidad de los sólidos
K
Gravedad específica de sólidos a 20º C
Gravedad específica agua a Tºx
Gravedad específica de sólidos a 4º C

15. UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO
ESCUELA DE INGENIERIA EN CONSTRUCCION
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS
Proyecto :
Ubicación :
Descripción del suelo :
Fecha de muestreo :
Fecha de ensayo :
Gravedad específica de los sólidos bajo malla Nº 4
Método picnómetro de Le Chatelier
Determinación de la humedad higroscópica
Determinación Nº 1 2 3 4 5
Peso muestra seca y enfriada
Peso muestra seca en caliente
Humedad higroscópica ( % )
Determinación de la gravedad específica
Determinación Nº 1 2 3 4 5
Volumen desplazado
Temperatura de líquido ( Tºx )
Gravedad específica del líquido a Tºx
Gravedad específica de los sólidos
Observaciones :