ASTM D-2216 98

MTODO DE PRUEBA ESTNDAR PARA LA DETERMINACIN EN

LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA (HUMEDAD) DE SUELOS Y ROCAS

POR MASA

Esta norma est emitida bajo la designacin D2216, el nmero siguiente inmediato de la

designacin indica el ao el ao de adopcin o en el caso de revisin, el ao de la ltima

revisin. Un nmero en parntesis indica el ao de la ltima reaprobacin. El smbolo

epsilon () indica un cambio editorial a partir de la ltima revisin o reaprobacin.

1. ALCANCE

1.1 Este mtodo de ensayo cubre la determinacin en el laboratorio del contenido de agua (humedad) por masa en suelos, rocas, y materiales similares, donde la reduccin en

masa por secado, se debe a la prdida de agua excepto como se indica en 1.4, 1.5 y 1.7.

Para facilidad, la palabra material en lo sucesivo se refiere tanto a suelo como a roca, cualquiera que sea ms aplicable.

1.2 Algunas disciplinas, tal como la ciencia de suelos, necesitan determinar el contenido de

agua basado en el volumen. Tales determinaciones estn fuera del alcance de este mtodo

de ensayo.

1.3 El contenido de humedad de un material se define en 3.2.1

1.4 El trmino material slido como es usado en ingeniera geotcnica es tpicamente asumido que las partculas minerales del suelo y roca no son fcilmente solubles en agua.

Por lo tanto, el contenido de agua de un material que contiene materiales ajenos (como el

cemento y otros), pueden requerir de un tratamiento especial o una definicin acreditada del

contenido de humedad. Adems, algunos materiales orgnicos pueden ser descompuestos

por un horno de secado a la temperatura de secado indicada por la norma (110C) para este

mtodo. Los materiales que contienen yeso (dihidrato de sulfato de calcio) y otros

componentes que tengan cantidades importantes de agua hidratada, pueden presentar un

problema especial, ya que este material se deshidrata lentamente a la temperatura de secado

de la norma (110C) y a humedades relativas muy bajas formando un compuesto o

conglomerado (sulfato de calcio semihidratado) el cual no est normalmente presente en

materiales naturales excepto en algunos suelos desrticos. Con el objeto de reducir el grado

de deshidratacin del yeso en aquellos materiales que contengan yeso, o para reducir la

descomposicin en suelos altamente orgnicos, puede ser deseable secar estos materiales a

60C, o en disecador a temperatura ambiente. De esta manera cuando la temperatura de

secado usada es diferente a la temperatura estndar definida en este mtodo de ensayo, el

resultado del contenido de humedad puede ser diferente del contenido de agua determinado

a la temperatura de secado estndar.

Nota 1. El mtodo de prueba D 2974, provee de un procedimiento alternativo para obtener

el contenido de agua del material orgnico.

1.5 El contenido de agua de materiales con cantidades substanciales de slidos solubles

(tales como sal en caso de sedimentos marinos) cuando son probados por este mtodo dar

una masa de slidos que incluye los slidos previamente solubles. Estos materiales

requieren un tratamiento especial para remover o cuantificar la presencia de slidos

precipitados en la masa seca del espcimen, o debe ser usado una definicin calificada del

contenido de agua.

1.6 Este mtodo de prueba requiere varias horas para el secado apropiado del contenido del

agua del espcimen. El mtodo de prueba D4643 permite secar el espcimen de prueba en

un horno de microondas lo cual acorta el proceso.

1.7 Esta norma requiere el secado del material en un horno de altas temperaturas. Si el

material que est siendo secado est contaminado por ciertos qumicos, existe peligro para

la salud y la seguridad. Por lo tanto esta norma no puede ser usada para determinar el

contenido de agua en suelos contaminados sin que se tomen las precauciones adecuadas

para a la salud y la seguridad.

1.8 Esta norma no pretende sealar todos los problemas de seguridad, si alguno est

asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prcticas

apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de regulaciones previo a su

uso.

2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA.

2.1. ASTM Standards: D 653 Terminologa relacionada con suelos, rocas y contenido de fluidos

D 2974 Mtodos de ensayo para humedad de cenizas, material orgnica de turbas otros

suelos orgnico.

D4220 Prctica para preservar y transportar muestras de suelos

D 4318 Mtodo de ensayo para Lmite Lquido, Lmite Plstico e ndice de Plasticidad de

suelos.

D 4643 Mtodo de ensayo para la determinacin del contenido de humedad del suelo

mediante el mtodo del horno de microondas.

D 4753 Especificacin para evaluacin, seleccin de balanzas y escalas para usarse en

ensayo de suelos y rocas.

D6026 Gua para el uso de cifras significativas en el clculo y reporte de datos de ensayos

geotcnicos.

E 145 Especificacin para hornos de conveccin y de ventilacin forzada.

3. TERMINOLOGA

3.1. Refirase a la terminologa D653 para las definiciones estndar de los trminos.

3.2. Definicin de trminos especficos de esta norma. 3.2.1. Contenido de agua (humedad de un material) La razn, expresada como

porcentaje, de la masa del agua contenida en los poros, o agua libre, en una masa

dada de material con respecto a la masa del material slido. Se usa una

temperatura estndar de 110+- 5C para determinar estas masas.

4. RESUMEN DEL MTODO DE PRUEBA.

4.1. Un espcimen de prueba es secado en un horno a temperatura de (110 +- 5 oC) hasta peso constante. La prdida de peso durante el secado se considera como agua. El

contenido de agua es calculado usando el peso de agua y el peso del espcimen

seco.

5. IMPORTANCIA Y USO.

5.1. Para muchos materiales, el contenido de agua es una de las propiedades ms significativas usadas para establecer una correlacin entre el comportamiento del

suelo y sus propiedades.

5.2. El contenido de humedad en un material es usado para expresar la relacin de vacos de aire, agua y slidos presentes en un volumen dado de material.

5.3. En suelos de grano finos (cohesivos), la consistencia de un tipo de suelo dado depende del contenido de humedad. El agua contenida en un suelo, junto con los

lmites lquido y plstico determinados por el mtodo de prueba D-4318, es usado

para expresar su consistencia relativa o su ndice lquido.

6. EQUIPO

6.1. Horno secador: Controlado termostticamente, preferiblemente del tipo de proyeccin forzada, cumpliendo los requerimientos de la especificacin E145 y

capaz de mantener una temperatura uniforme de 110C 5C por toda la cmara de

secado.

6.2. Balanzas: Todas las balanzas deben de cumplir los requerimientos de la especificacin D4753 y esta seccin. Una balanza clase GP1 de lecturas hasta

0.01g se requiere para especimenes que tengan un peso hasta 200g excluyendo el

peso del contenedor del espcimen y una balanza clase GP2 de lecturas de 0.1g, se

requiere para especimenes de un peso mayor de 200g. Sin embargo la balanza

usada debe ser controlada por el nmero de cifras significativas necesarias (ver

8.2.1 y 12.1.2).

6.3. Contenedores de especimenes: Contenedores apropiados, hechos de materiales resistentes a la corrosin y al cambio de masa bajo repetitivos calentamientos,

enfriamientos o exposiciones a materiales de diferente PH y limpieza. A menos que

se use un desecador, los contenedores con tapas ajustables deben ser usadas para

probar especimenes que tengan una masa menor a 200g; mientras que para

especimenes que tengan un peso mayor a 200g pueden usarse contenedores sin tapa.

Se necesita un contenedor por cada determinacin del contenido de humedad.

Nota 2. El propsito de las tapas ajustables es prevenir la prdida de humedad de los

especimenes, antes de iniciar la determinacin del peso y para prevenir la absorcin de

humedad de la atmsfera luego del secado y antes de la determinacin final del peso.

6.4. Desecador: Un gabinete de secado o un recipiente desecador grande de tamao apropiado de tamao que tenga gel de slica o sulfato de calcio anhdro. Es

preferible utilizar un desecante que cambie el color para indicar que necesita ser

restituido. Ver seccin 10.5.

Nota 3. El sulfato de calcio anhdrico es vendido bajo el nombre comercial de drierite.

6.5. Equipos de manipulacin: guantes, tenazas, o agarraderas apropiadas o convenientes para mover y manipular contenedores calientes despus del secado.

6.6. Miscelneos: Cuchillos, esptulas, cucharn, cuartedores, etc, segn se requiera.

7. MUESTRAS

7.1. Las muestras deben ser preservadas y transportadas de acuerdo con la prctica 4220, grupos de suelos B, C o D. Mantenga las muestras que son almacenadas antes de

probarlas en contenedores hermtico que no se corroan, a temperatura aproximada

entre 3 y 30C y en un rea que prevenga el contacto directo de la luz solar. Las

muestras alteradas dispuestas en bandejas u otros contenedores, deben ser

almacenados de tal manera que se prevenga o minimice la condensacin dentro de

los contenedores.

7.2. La determinacin del contenido de humedad debe hacerse tan pronto como sea prctico despus del muestreo, principalmente si los contenedores son contenedores

potencialmente corrosivos (tales como: tubos de acero, tarros de pintura) o si se

usan bolsas plsticas para las muestras.

8. PRUEBA DE ESPECMENES

8.1. Para los contenidos de agua (humedad) que estn siendo determinados segn otros

mtodos ASTM, la masa requerida del espcimen en ese mtodo deber ser usado si

este es suministrado. Si no hay un mnimo de masa de la muestra en ese mtodo,

entonces los valores siguientes debern ser aplicados.

8.2 La masa mnima del material hmedo seleccionado para ser representativa de la

muestra completa, ser acorde con lo siguiente:

Tamao mximo

de partculas

(100% pasando)

Tamao

malla

estndar

Masa mnima recomendada

para especmenes hmedos

de prueba para contenido de

humedad reportado al

0.1%

Masa mnima

recomendada para

especmenes hmedos de

prueba para contenido de

agua reportado al 1%

2 mm o menos # 10 20 g 20 g*

4.75 mm # 4 100 g 20 g*

9.5 mm 3/8 pulg 500 g 50 g

19.0 mm pulg 2.5 kg 250 g

37.5 mm 1 pulg 10 kg 1 kg

75.0 mm 3 pulg 50 kg 5 kg

* - Para que sea representativo no se debe usar menos de 20 g.

8.2.1. La masa mnima usada tiene que ser aumentada para obtener las cifras significativas necesarias para que la masa de agua cuando se reporte el contenido de humedad al

ms cercano 0.1% o como se indica en 12.1.2.

8.3. Usar un espcimen de prueba ms pequeo que el indicado en 8.2, requiere de juicio, aunque puede ser adecuado para los propsitos de la prueba. Cualquier

espcimen que no cumpla con estos requerimientos, se deber anotar as en el

reporte de resultados.

8.4. Cuando se trabaja con un espcimen pequeo (menor a 200g), que contiene partculas relativamente grandes de grava, es apropiado no incluir estas partculas en

el espcimen de prueba. De cualquier modo, cualquier material descartado deber

ser descrito y anotado en el reporte de resultados.

8.5. Para aquellas muestra que consisten nicamente de roca intacta, la masa mnima de espcimen ser de 500g. Deben quebrarse porciones representativas de la muestra

en partculas ms pequeas, dependiendo del tamao de la muestra, del recipiente y

la balanza que se use, y para facilitar el secado a masa constante, ver seccin 10.4.

Especmenes con tamaos tan pequeos como 200 g pueden ser ensayados si el

contenido de agua con slo dos cifras significativas es aceptado.

9. SELECCIN DEL ESPCIMEN DE PRUEBA

9.1. Cuando el espcimen de prueba es una porcin de una gran cantidad de material, el espcimen debe ser seleccionado para ser representativo de las condiciones de

humedad de la totalidad del material. La manera por la cual es seleccionado el

espcimen de prueba depende del propsito y las aplicacin de la prueba, el tipo de

material que est siendo probado, la cantidad de agua, y el tipo de muestra (de otras

pruebas, sacos, bloques y similares).

9.2. Para muestras alteradas como recortes, muestras en sacos y similares, se obtiene el espcimen de prueba por uno de los siguientes mtodos (enlistados en orden de

preferencia):

9.2.1. Si el material es tal que puede ser manipulado sin perdidas significativas de humedad ni segregacin, el material debe ser homogenizado y entonces seleccin

una porcin representativa usando una pala de tamao tal que no ms que unas

pocas paladas sean requeridas para obtener el tamao apropiado de espcimen

definido en 8.2.

9.2.2. Si el material es tal que no puede ser completamente homogenizado o mezclado y muestreado con una pala, se forma una apilamiento de material, mezclando tanto

como sea posible. Tome al menos cinco porciones de material de diferentes puntos

al azar, usando un tubo de muestreo, cucharn, pala, cuchara de albail, o aparatos

similares apropiados para el tamao mximo de las partculas presentes en el

material. Se combinan todas la porciones para el espcimen de prueba.

9.2.3. Si el material o las condiciones son tales que no se puede apilar, se toman tantas porciones de material como sea prctico, usando puntos al azar, que mejor

representarn la condicin de humedad. Combine todas las porciones para el

espcimen de prueba.

9.3. Muestras intactas tales como: bloques, tubos, testigos obtenidos por medio de brocas, y similares; obtenga el espcimen de prueba por uno de los siguientes

mtodos, dependiendo del propsito y uso potencial de la muestra.

9.3.1. Usando un cuchillo o segueta u otra herramienta afilada, corte la porcin externa de la muestra una distancia suficiente para ver si el material esta estratificado y para

remover algn material que est ms seco o ms hmedo que la porcin principal de

la muestra. Si la existencia de estratificacin es cuestionable, parta la muestra por la

mitad. Si el material es estratificado, ver 9.3.3.

9.3.2 Si el material no es estratificado, obtenga el espcimen cumpliendo con los

requerimientos de masa en 8.2 as: 1) tomando una mitad completa del intervalo a ser

ensayado; 2) cortando una porcin representativa del intervalo a ser ensayado; o 3)

cortando la superficie expuesta de una de las mitades o del intervalo a ser ensayado.

Nota 4. La migracin de humedad en algunos suelos no cohesivos pueden requerir que la

seccin entera sea muestreada.

9.3.3 Si el material est estratificado, (o ms de un tipo de material es encontrado), seleccione un espcimen promedio, o especimenes individuales, o ambos. Los

especimenes deben ser identificados adecuadamente como la localizacin, o lo que

ellos representan, y comentarlo apropiadamente en las hojas de datos o de ensayo.

10. PROCEDIMIENTO

10.1 Determinar y anotar el peso del recipiente de la muestra limpio y seco (y su tapa si se usa).

10.2 Seleccionar los especimenes de prueba representativos de acuerdo a la seccin 9.

10.3 Colocar el espcimen hmedo de prueba en el contenedor y, si es usada, colocar la tapa en una posicin segura. Determinar la masa del recipiente y el material hmedo

usando una balanza. (Ver seccin 6.2.) seleccionada de acuerdo a la masa del

espcimen. Anotar este valor.

Nota 5. Para prevenir el mezclado del espcimen y dar lugar a resultados incorrectos,

todos los recipientes, y sus tapas si se usan, deben ser numeradas. Los nmeros de los

recipientes debern estar anotados en las hojas de datos. Los nmeros de las tapas deben

concordar con el nmero de recipiente para eliminar confusiones.

Nota 6. Para ayudar a los especimenes grandes en el secado al horno, los mismos sern

colocados en recipientes, que tengan grandes superficies de contacto, tales como bandejas,

y el material quebrado en agregados ms pequeos.

10.4. Remover la tapa (si se usa) y colocar el recipiente con el material hmedo en el horno de secado. Secar el material a masa constante. Mantener el horno a 110C

5C a menos que se especificique de otra forma.(Ver seccin 1.4). El tiempo

requerido para obtener masa constante, variar dependiendo del tipo de material, del

tamao del espcimen, del tipo de horno y su capacidad y otros factores. La

influencia de estos factores puede ser establecida generalmente por un buen juicio, y

la experiencia con los materiales que estn siendo probados y los aparatos usados.

Nota 7. En la mayora de los casos, secar el espcimen durante toda la noche (12 a 16

horas) es suficiente. En casos donde hay dudas sobre el adecuado secado, el secado se

continuar hasta que el cambio en la masa despus de dos periodos sucesivos (mayores a 1

hora) de secado sea una cantidad insignificante (menor a 0.1%). Los especmenes de

arena pueden ser secados a masa constante en un periodo de alrededor de 4 horas, cuando

un horno de tiro forzado es usado.

Nota 8. Dado que algunos materiales secos, puedan absorber humedad de los especmenes

hmedos, los especimenes secos debern ser removidos antes de colocar los hmedos en el

mismo horno. De cualquier forma esto no aplicar si los especmenes previamente secados

continuaran en el horno de secado por un periodo de tiempo adicional cercano a las 16

horas.

10.5. Luego de que el material ha sido secado a masa constante, retire el recipiente del horno, (coloque la tapa si se usa). Permita al material y recipiente enfriarse a

temperatura ambiente o hasta que el recipiente pueda ser manipulado con las manos

desnudas y la operacin de la balanza no ser afectada por la conveccin de las

corrientes de aire o ser calentada. Determinar el peso del contenedor y el material

secado usando la misma balanza del punto 10.3. Anote su valor. Las tapas a presin

debern ser usadas si parece que el espcimen absorbe humedad del aire previo a la

determinacin del peso seco.

Nota 9. Enfriar en un disecador es aceptable en lugar de usar tapas a presin, dado que

reduce enormemente la absorcin de humedad de la atmsfera durante el enfriamiento,

especialmente para contenedores sin tapa a presin.

11. CLCULOS

11.1 Calcule el contenido de humedad del material como sigue:

100*100*

s

w

ccs

cscws

M

M

MM

MMw

donde:

w = contenido de humedad, %.

Mcws = peso de recipiente y el espcimen hmedo, g.

Mcs = peso del recipiente y el peso del espcimen secado, g.

Mc = peso del recipiente, g.

Mw = peso del agua (Mw = Mcws Mcds), g. Ms = peso de las partculas slidas (Ms = Mcds Mc), g.

12. REPORTE

12.1. El reporte (hojas de datos) debe incluir lo siguiente: 12.1.1.Identificacin de la muestra (material) que est siendo probada, tal como el nmero

de perforacin, el numero de muestra, el numero de prueba, el numero del recipiente, etc.

12.1.2.El contenido de humedad del espcimen lo ms cercano al 1% o 0.1%, segn sea

propio conforme al mnimo de muestra usada. Si este mtodo es usado en conjunto con otro

mtodo, el valor del contenido de humedad del espcimen ser reportado de acuerdo al

mtodo por el cual el contenido ha sido determinado. Refirase a la Gua D 6026 en lo

concerniente a cifras significativas, especialmente si el valor obtenido por este mtodo ser

usado para calcular otras relaciones como peso unitario o densidad. Por ejemplo si se desea

expresar el peso unitario seco con una precisin de 0.02 kN/m3, ser necesario usar una

balanza con gran precisin o usar un espcimen ms grande para obtener las cifras

significativas requeridas de la masa de agua de tal forma que el contenido de humedad

puede ser determinado con las cifras significativas requeridas. Tambin las cifras

significativas de la Gua D 6026 puede requerirse que se incrementen cuando el clculo de

relaciones requiere de cuatro cifras significativas.

12.1.3.Indicar si el espcimen de prueba tiene ms o menos masa que el mnimo indicado

en la seccin 8.2.

12.1.4.Indicar si el espcimen de prueba contiene ms de un tipo de material (estratificado,

etc.)

12.1.5.Indicar si la temperatura de secado es diferente a 110C 5C.

12.1.6.Indicar si cualquier material (tamao y cantidad) fue excluido del espcimen de

prueba.

12.2 Cuando reporte el contenido de agua en tablas, figuras, etc., cualquier dato que no

cumpla con los requerimientos del mtodo de ensayo, debe hacerse notar, por ejemplo

cuando no se cumpla en cuanto a masa, balanzas, temperatura, o si una porcin del material

del espcimen es excluida.

13. PRECISIN Y SESGO

13.1 Sesgo No hay un valor de referencia aceptado para este mtodo, por lo tanto, la tendencia no puede ser determinada.

13.2 Precisin: 13.2.1. Precisin del operador El coeficiente de variacin del operador ha sido 2.7%. Por lo tanto, los resultados de dos pruebas realizadas por el mismo operador con el mismo

equipo no deben ser consideradas sospechosas a menos que difieran ms de 7.8% de su

media.

13.2.2. Precisin de un multilaboratorio El coeficiente de variacin del multilaboratorio, ser de 5%. Por lo tanto, los resultados de dos pruebas realizadas por diferentes operadores,

con diferente equipo no deben considerarse sospechosas a menos que difieran ms de un

14% de su media.