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• Ronald Lizarazu Cuevas

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Determinación de la densidad in situ por el método cono de arena Objetivos Este método nos establece un procedimiento para poder determinar en terreno la densidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto de partículas sea menor o igual a 50 mm (2”). Descripción de equipos y materiales o

Cono de densidad

Es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cilíndrica de 12.5 mm de abertura, que controla el llenado de un cono de 6” de diámetro y 60° de ángulo basal. Un extremo termina en forma de embudo y su otro extremo se ajusta a la boca de un envase de aproximadamente 5 l de capacidad. La válvula de tener topes que permitan fijarla en su posición completamente cerrada o completamente abierta. E aparato deberá llevar una placa de base. Como se muestra en la figura.

o

Arena normalizada de ensaye

Se compone de partículas cuarzosas sanas, subredondeadas, no cementada y comprendidas entre 2 mm y 0.5 mm. Debe estar lavada y seca en horno a 110 ± 5 °C. Para calibra la arena se be efectuar 5 determinaciones de su densidad aparente empleando la misma muestra representativa. Para su aceptación, la diferencia entre los valores extremos de las cinco determinaciones efectuadas no deberá exceder de 1.5% respecto de la media aritmética de ellas. o

Depósito de calibración de la arena

Consiste en un recipiente metálico, de forma cilíndrica, de 165 mm de diámetro interior, impermeable y de una capacidad volumétrica entre 3 y 3.5 litros. o

Balanzas

Una con capacidad de 20 kg con una precisión de 1 g. o o

Equipo de secado Envases

Recipientes con tapa, tarros de hojalata sin costura con tapa hermética, bolsas de polietileno u otros recipientes adecuados para contener la muestra y la arena de ensaye, respectivamente. o

Herramientas y accesorios

Picota, chuzo, pala, para despejar o alcanzar la cota del punto de medición; combo, cuchillo, martillo, pala jardinera, cincel, cuchara, brocha y huincha para medir, para cavar la perforación de ensaye, termómetro y placas de vidrio para calibrar los depósitos, regla metalica para enrase, libreta de apunte y/o fichas de registro de datos. Calibración de la arena de ensaye  Determinar la capacidad volumétrica del depósito. a) Colocar el depósito limpio y seco sobre una superficie firme y horizontal. b) Llenar el depósito con agua a temperatura ambiente y enrase con una placa de vidrio, eliminando burbujas de aire y el exceso de agua. c) Determinar la masa de agua que llena el deposito (mw), aproximando a 1 g. d) Mida la temperatura del agua y determine su densidad (ρw), de acuerdo con la siguiente tabla.

e) Determine y registre la capacidad volumétrica (VM), aproximando a 1 cm3, dividiendo la masa de agua que llena el depósito por su densidad.

 Determinación de la densidad aparente de la arena de ensaye a) Llene el aparato de densidad con la arena de ensaye, evitando cualquier derrame de esta. b) Colocar el deposito limpio y seco en una superficie plana, firme y horizontal; monte sobre el la placa base y posicione el aparato de densidad sobre la placa. c) Abra la válvula y manténgala abierta hasta que la arena deje de fluir. d) Retire el aparato de densidad, la placa base y el exceso de arena. Enrase cuidadosamente con una regla metálica, evitando producir vibración. Una vez efectuado el enrase, asiente la arena dando golpes suaves en el manto del depósito. e) Determine la masa de arena que lleva el deposito (mA), aproximando a 1 g. f) Determine la densidad de la arena (ρA), dividiendo la masa de esta que llena el deposito por la capacidad volumétrica del depósito: g) Efectúe esta determinación cinco veces. Para su aceptación, la diferencia entre los valores extremos de las cinco determinaciones realizadas no deberá exceder de 1.5 %, respecto de la media aritmética de ellas. De no cumplirse esta condición, se deberá repetir el ensaye. h) Determine y registre la densidad aparente de la arena de ensaye como el promedio de los cinco valores obtenidos. Exprese el resultado en g/cm3, con una aproximación de dos decimales.  Determinación de la masa de arena que llena el cono basal. a) Llene el aparato de densidad con arena. Determine y registre su masa (ml), aproximando a 1 g. b) Coloque la placa base sobre una superficie plana, firme y horizontal, asentando el aparato de densidad sobre la placa. c) Abra la válvula y manténgala abierta hasta que la arena deje de fluir. d) Cierre la válvula. Determine y registre la masa del aparato más la arena remanente (mF), aproximado a 1g. e) Determine y registre la diferencia entre las masas inicial y final como la masa de arena que llena el cono basal (mC), aproximado a 1g:

f)

Efectúe esta operación tres veces. Para su aceptación, la diferencia entre los valores extremos de las tres determinaciones realizada no deberá exceder a 1.0%, respecto de la media aritmética de ellas.

Determinación de la densidad del suelo en el terreno.  Determinación del volumen de la perforación de ensaye a) Seleccione y prepare la superficie del punto por controlar, nivelándola si fuese necesario para conseguir un buen asentamiento de la placa. b) Coloque la placa base sobre la superficie nivelada. c) Proceda a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con un diámetro menor que esta y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavación debe ser similar al espesor de la capa bajo control. d) Coloque todo el suelo excavado en u envase o bolsa, el cual debe cerrar herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de material o contaminación. e) Determine y registre la masa del aparato de densidad con el total de arena (mti), aproximado a 1 g. Asiente el aparato de densidad sobre la placa, abra la válvula y ciérrela una vez que la arena haya dejado de fluir. f) Determine y registre la masa del aparato más la arena remanente (mtF), aproximando a 1 g. g) Determine y registre la masa de arena contenida en la perforación de ensaye (mP), aproximando a 1 g.

h) Recupere la arena de ensaye y déjela en un envase aparte para su posterior acondicionamiento. Previo a su nueva utilización, esta debe cumplir con los requisitos establecidos en el punto de arenas normalizadas de ensaye. i) El volumen de la perforación de ensaye (VP) se calcula como:

Donde: VP = volumen de la perforación de ensaye (cm3) mP = masa de arena contenida en la perforación de ensaye (g) ρA= densidad aparente de la arena de ensaye (g/cm3)  determinación de la masa seca del material extraído de la perforación de ensaye a) inmediatamente después de extraer todo el material de la perforación de ensaye, determine y registre su masa húmeda (mh), aproximando a 1 g. Envase en frascos o bolsas, herméticamente a fin de conservar su humedad y evitar posibles pérdidas de material o contaminación. b) Extraiga una muestra representativa de este material, del tamaño indicado en la tabla, para suelos cuyos tamaños máximos absolutos de partículas no superen los 50 mm.

c) Determine la humedad (w) de la muestra en laboratorio. Cálculos Determinación de la masa seca del material extraído de la perforación de ensaye.

Donde: mS = masa seca del material extraído de la perforación de ensaye (g). mh = masa húmeda del material extraído de la perforación de ensaye (g). w = humedad del suelo (%). Determinación de la densidad del suelo.

Donde: ρd = Densidad del suelo seco (g/cm3). ρh = Densidad del suelo húmedo (g/cm3). w = contenido de humedad del suelo (%).