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"Año de la lucha contra la corrupción e impunidad"

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN, ANALISIS MUESTREO Y TECNICAS DE COMPACTACION Y AGREGADOS DEL SUELO

Monografía que como parte del área de GEOLOGIA presentan:

NOA HUAMANI, jes Lima, 20 de abril de 2019.

Dedicatoria La presente monografía está dedicada para aquellos jóvenes que les gustaría enterasce sobre la carrera de Laboratorio de suelos concreto y asfalto como herramienta de para el desempeño laboral que desean estar

INDICE

"Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" ...................................................................... 2 INTRODUCCIÓN................................................................................................................................... 1 MUESTREO DE SUELOS Y ROCAS ........................................................................................................ 2 REDUCCION DE MUESTRAS DE CAMPO A TAMAÑOS DE MUESTRAS DE ENSAYO CONSERVACION Y TRANSPORTE DE MUESTRAS DE SUELOS ............................................................................................ 4 OBTENCION EN LABORATORIO DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS (CUARTEO) ................................ 1 2.

EQUIPO ..................................................................................................................................... 1

PREPARACION EN SECO DE MUESTRAS PARA EL ANALISIS GRANULOMETRICO ................................ 2 4.

PREPARACION DE LAS MUESTRAS PARA LOS ENSAYOS ...................................... 3

5.

MUESTRAS PARA EL ENSAYO DEL ANALISIS GRANULOMETRICO ................... 3

6.

MUESTRAS PARA ENSAYOS DE LAS CONSTANTES DE SUELOS ........................ 3

ANALISIS GRANULO METRICO DE POR TAMIZADO DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UN SUELO .................................................................................................................... 4 ANALISIS GRANULOMETRICO POR MEDIO DEL HIDROMETRO DETERMINACION DEL LIMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS..................................................................................................................... 5 DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO (LP) DE LOS SUELOS E INDICE DE PLASTICIDAD .................. 1 METODO DE ENSAYO ESTANDAR PARA LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLIDOS DEL SUELO MEDIANTE PICNOMETRO DE AGUA ................................................................................................... 1 METODO DE ENSAYO ESTANDAR PARA EL VALOR EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y DE AGREGADO FINO................................................................................................................................. 3 COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO) ................................................................................................................... 2 COMPACTACION DEL SUELO EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA ESTANDAR (PROCTOR ESTANDAR).......................................................................................................................................... 5 ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO INSITU MEDIANTE EL METODO DEL CONO DE ARENA ........................................................................................................ 13 2.

RESUMEN DEL MÉTODO ................................................................................................. 13

3.

PROCEDIMIENTO ................................................................................................................. 1

CONTENIDO DE HUMEDAD EN SUELOS METODO DEL CARBURO DE CALCIO DETERMINACION DE MATERIALES MAS FINO QUE EL TAMIZ 75֑֬μM (N° 200)...................................................................... 3

2.

EQUIPO ..................................................................................................................................... 3

3.

MATERIALES.......................................................................................................................... 3

4.

PROCEDIMIENTO .................................................................................................................. 4

5.

CALCULOS .............................................................................................................................. 5

CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 6 BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................... 7

INTRODUCCIÓN

El análisis del suelo es una herramienta muy importante para la elaboración de una recomendación de construccion, ya que nos permite cuantificar la cantidad de acides que posee nuestro suelo. Otras de las grandes ventajas del análisis de suelo, es que nos permite determinar las características físicas-químicas que posee el suelo. Los ing Civiles dependen de estos análisis para determinar las necesidades de cal, que deben aplicar si el suelo es muy acido o las necesidades de fertilizantes necesarios para obtener una buena construccion y de alta calidad. También nos permite identificar si el suelo es muy básico o alcalino y de esta manera efectuar como estrategia inmediata un lavado del suelo para disminuir la salinidad y evitar una mala construccion. El suelo es la parte más superficial de la litosfera y está constituido por una mezcla variable de partículas minerales, materia orgánica, agua y aire. La interacción del agua con el suelo ejerce una clara influencia sobre la composición del mismo, ya que actúa como disolvente de diversos elementos minerales y como intermediaria entre el suelo y las plantas: Estas toman el agua a través de las raíces, a su vez las plantas se descomponen proporcionando humus o materia orgánica al suelo.

1

MUESTREO DE SUELOS Y ROCAS 1. MUESTREO DE ROCAS Se utiliza generalmente un barril muestreador provisto de una broca de diamante o de carburo de tungsteno en su extremo inferior. El barril muestreador m´as adecuado para prop´ositos geot´ecnicos es el llamado doble barril giratorio, el cual permite recuperar la m´axima longitud posible de muestra, segu´n la intensidad del fisuramiento y grado de alteraci´on de la roca perforada por el barril. Con base en la longitud de la muestra recuperada, por el barril mues- treado, y el taman˜ o de los fragmentos de muestra obtenidos, los cuales son un reflejo de la intensidad del fisuramiento natural de la roca y de su grado de alteraci´on, se obtiene el ´ındice de calidad de roca (RQD por sus siglas en ingl´es), el cual se define como la suma de las longitudes individuales de todos los fragmentos de muestra que exceden de 10 cm de longitud, expre- sada como un porcentaje de la longitud perforada por el muestreador. Se recomienda utilizar un muestreador cuyo tubo interior tenga una longitud de 1.50m y di´ametro interior no menor de 57mm, con el fin de reducir el deterioro de las muestras que se producen en los muestreadores de di´ametro menor. RQD %

Calidad de la roca

qa

kg cm2

90 −100

Excelente

200 −300

75 − 90

Buena

120 −200

50 − 75

Media

65 − 120

25 − 50

Mala

30 −65

10 − 25

Muy Mala

10 −30

0 − 10

Suelo Residual

0 −10

Cuadro 1.1: Correlaci´on entre el ´ındice de calidad de roca (RQD por sus siglas en ingl´es) y la capacidad de carga admisible de la roca.

2

2. MUESTREO DE SUELOS Los trabajos de muestreo de suelos tienen por objeto obtener la informa- ci´on necesaria para conocer los siguientes aspectos de los dep´ositos de suelos identificados en la etapa preliminar del estudio geot´ecnico: 

Estratigraf´ıa del sitio.



Clasificaci´on geot´ecnica de los suelos que forman cada estrato o lente.



Compacidad relativa o consistencia de cada tipo de suelo identificado en el perfil estratigr´afico.



Resistencia al esfuerzo cortante, compresibilidad y permeabilidad de los suelos de cada estrato.

Figura 1.1: Muestreador de doble barril griratorio.

3

REDUCCION DE MUESTRAS DE CAMPO A TAMAÑOS DE MUESTRAS DE ENSAYO CONSERVACION Y TRANSPORTE DE MUESTRAS DE SUELOS 1.

OBJETO

1.1 Esta norma establece métodos para la conservación de las muestras inmediatamente después de obtenidas en el terreno, así como para su transporte y manejo. 1.2 Puede implicar, igualmente, el manejo y transporte de muestras de suelos contaminadas con materiales que ofrecen riesgo y de muestras que pueden estar sometidas a cuarentena.

RESUMEN DE LOS METODOS

1.3

Los diferentes métodos se distribuyen en cuatro grupos, así:

-

Grupo A.- Muestras para las cuales se requiere únicamente identificación visual.

-

Grupo B.- Muestras para las cuales se necesitan únicamente ensayos de contenidos de humedad y clasificación; de peso unitario y peso específico; o el perfil de la perforación; y muestras en bruto que serán remoldeadas o compactadas en especímenes para someterlas a ensayos de presión y porcentaje de expansión, consolidación, permeabilidad, resistencia al corte, CBR, estabilómetro, etc.

-

Grupo C.- Muestras intactas, formadas naturalmente o preparadas en el campo para determinaciones de peso unitario; o para presión y porcentaje de expansión, consolidación, ensayos de permeabilidad y de resistencia al corte, con y sin medidas de esfuerzodeformación y de cambios de volumen, hasta incluir ensayos dinámicos y cíclicos.

-

Grupo D.- Muestras frágiles o altamente sensibles, para las cuales se requieren los ensayos del Grupo C.

1.4 El método de conservación y transporte de muestras de suelos, que se vaya a emplear, deberá fijarse en las Especificaciones del Proyecto o definirse por parte de la entidad responsable.

2.

USO Y SIGNIFICADO

2.1 El empleo de los diferentes métodos descritos en esta norma, depende del tipo de muestras obtenidas, del tipo de ensayo y de las propiedades de ingeniería requeridas, de la fragilidad y sensibilidad del suelo, y de las condiciones climáticas. En todos los casos, el objeto primordial es el de preservar las condiciones propias de cada muestra.

4

2.2 Los métodos aquí descritos fueron inicialmente desarrollados para muestras de suelo que han de ensayarse para obtener las propiedades de ingeniería; sin embargo, ellos también pueden aplicarse a muestras de suelo o de otros materiales, para otros fines.

3.

EQUIPOS Y MATERIALES

El tipo de materiales y de recipientes requeridos, depende de las condiciones y requerimientos enunciados para los grupos A a D del numeral 3 y también del clima, del medio de transporte y de la distancia. 3.1 Parafina para sellado, puede ser: parafina, cera microcristalina, cera de abejas, o una combinación de las mismas. 3.2 Discos de metal, de alrededor de 2 mm (1/16") de espesor y con un diámetro ligeramente menor que el diámetro interno del tubo, muestreador o anillo, y para utilizarlos conjuntamente con parafina, tapas y cinta, o ambos. 3.3 Discos de madera, encerados previamente, de 25 mm (1") de espesor y con un diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del muestreador o el del tubo. 3.4

Cinta, ya sea plástica a prueba de agua, adhesiva de fricción, o de pegar tubos.

3.5

Estopa de algodón, para emplear con parafina en capas alternadas

3.6 Tapas, ya sean plásticas, de caucho o de metal, para colocar en los extremos de los tubos de pared delgada, muestreadores con anillos, junto con cinta o parafina. 3.7 Empacadores, empleados para sellar los extremos de la muestra, dentro de los tubos de pared delgada. Nota 1: Se prefieren empacadores de plástico dilatables. Los empacadores dilatables metálicos sellan igualmente bien; sin embargo, en almacenamientos a largo plazo, pueden causar problemas de corrosión.

3.8 Frascos, de boca ancha, con tapa y anillo de caucho o tapa con un papel sellante, y de un tamaño adecuado para recibir confortablemente la muestra, comúnmente de 250 ml, 500 ml, y 1000 ml. 3.9

Bolsas, ya sean plásticas, de fique, fibra, lona, etc.

3.10

Empaque.- Material para proteger contra vibraciones y choques.

3.11 Aislamiento, ya sea poliestileno expandido, burbujas plásticas o del tipo de espuma, que resista cambios de temperatura perjudiciales para el suelo. 5

3.12 Cajas, para el transporte de muestras de bloque cúbico y elaboradas con tablas de 13 a 19 mm (½ a 3/4") de espesor. 3.13

Cajas cilíndricas, un poco más largas que los tubos de pared delgada.

3.14 Guacales o cajas, para transporte, de construcción apropiada para protección contra choques y vibraciones. Nota 2: Deben observarse las limitaciones de longitud, embalaje y peso para el transporte comercial. 3.15 Material para la identificación.- Incluye los elementos necesarios, tales como rótulos y marcadores para identificar adecuadamente la (s) muestra (s).

4.

PROCEDIMIENTO

4.1 Para todas las muestras.- Identifíquense apropiadamente las muestras con membretes, rótulos y marcas, antes de transportarlos, en la siguiente forma:

a) Nombre o número de la obra, o ambos. b) Fecha del muestreo. c) Muestra/número y localización de la perforación. d) Profundidad o elevación, o ambas. e) Orientación de la muestra. f) Instrucciones para transporte especial o manejo en el Laboratorio, o ambas, incluyendo la forma como debe quedar colocada la muestra y

g) Datos del ensayo de penetración si son aplicables. 5.2 Grupo A - Transpórtense muestras en cualquier clase de caja mediante cualquier medio de transporte disponible. Si se transportan comercialmente, el recipiente sólo necesita cumplir con las exigencias mínimas de la agencia transportadora y con los restantes requisitos para asegurarse contra la pérdida de la muestra.

5.3 Grupo B - Estas muestras deberán conservarse y transportarse en recipientes o empaques sellados a 6

prueba de humedad, todos los cuales deberán ser de espesor y resistencia suficientes para evitar su rotura. Los recipientes o empaques pueden ser bolsas plásticas, frascos de vidrio o de plástico. (suponiendo que sean a prueba de agua), tubos de pared delgada, y anillos. Las muestras cúbicas y cilíndricas pueden envolverse en membranas plásticas adecuadas, en papel de aluminio, o ambas (Véase Nota 3) y cubrirse con varias capas de parafina, o sellarse con varias capas de estopa y parafina.

- Estas muestras pueden enviarse mediante cualquier medio disponible de transporte. Pueden remitirse como fueron preparadas o colocarse en recipientes más grandes, como costales, cajas de cartón o de madera, o canecas . Nota 3: Algunos suelos pueden perforar el papel de aluminio, debido a corrosión. En tales casos, evítese entonces el contacto directo.

- Bolsas plásticas.- Las bolsas plásticas deberán colocarse tan ajustadamente como sea posible alrededor de la muestra, expulsando todo el aire posible. El plástico deberá ser de 0.003" o más grueso para evitar escapes.

- Frascos de vidrio o de plástico.- Si las tapas de los frascos no están selladas con anillos de caucho o con papel parafinado, las tapas deberán sellarse con parafina o con cinta aislante.

- Tubos de pared delgada: a) Empaques ensanchables.- El método preferido para sellar los extremos de las muestras dentro de los tubos es con empaques plásticos que pueden dilatarse.

b) Discos parafinados.- Para un sellamiento a corto plazo, la parafina es aceptable; a largo plazo (más de 3 días), deben emplearse ceras microcristalinas o combinadas con 15% de cera de abejas o resinas para una mejor adherencia a la pared del tubo y para reducir la contracción. Varias capas delgadas de parafina son mejores que a una capa gruesa. El espesor final deberá ser de 10 mm (0.4").

c) Tapas de los extremos. Las tapas en los extremos de metal, caucho o de plástico, deberán sellarse con cinta. Para almacenamiento a largo plazo (más de 3 días), deberán también parafinarse, aplicando dos o más capas.

d) Estopa de algodón y parafina.- Capas alternadas (un mínimo de dos de cada una) de estopa y parafina, pueden emplearse para sellar cada extremo del tubo y para estabilizar la muestra.

Nota 4: Cuando sea necesario, deberán colocarse separadores o material adecuado de empaque, o ambos, antes de sellar los extremos del tubo, para proporcionar el confinamiento debido.

- Alineadores o camisas delgadas de anillos: Véanse los literales c) y d) anteriores.

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- Muestras expuestas. a) Las muestras cilíndricas, cúbicas u otras muestras envueltas en plástico, como polietileno y polipropileno u hojas delgadas de papel de estaño o aluminio, etc., deberán protegerse posteriormente con un mínimo de tres capas de parafina.

b) Las muestras cilíndricas y cubos envueltos en estopa y parafina, deberán sellarse con un mínimo de tres capas de cada una, colocadas alternadamente.

c) Las muestras en cajas de cartón deben empacarse en tal forma, que la parafina pueda vaciarse completamente alrededor de la muestra. Generalmente, deberán envolverse las muestras en plástico o en papel de estaño o de aluminio, antes de parafinarse.

5.4

Grupo C. - Estas muestras deben preservarse y sellarse en empaques como se indica en el aparte 6.3. Adicionalmente, deberán protegerse contra choques, vibraciones y extremo calor o frío.

- Las muestras transportadas por el personal del muestreo o del Laboratorio, o en la cabina de un vehículo automotor, necesitan colocarse solamente en cajas de cartón o en empaques similares, dentro de los cuales las muestras selladas encajen ajustadamente, evitando golpes, volcamientos, caídas, etc.

- Para los demás métodos de transporte de muestras, incluyendo buses, encomiendas, camiones, barco, avión, etc., será necesario colocar las muestras selladas en cajas de madera, de metal, o de otro tipo adecuado, que proporcionen amortiguación o aislamiento.

- El material de amortiguación (aserrín, caucho, polietileno, espuma de uretano, o material de resiliencia similar) deberá empacar completamente cada muestra. La amortiguación entre las muestras y las paredes de las cajas deberán tener un espesor mínimo de 25 mm (1"). Un espesor mínimo de 50 mm (2") deberá proporcionarse sobre el piso de la caja.

- Cuando sea necesario, las muestras deberán remitirse en la misma posición como fueron tomadas. Por otra parte, pueden proporcionarse condiciones especiales, tales como, drenaje controlado o confinamiento suficiente del suelo, o una combinación de éstas.

5.5 Grupo D - Deberán cumplir los requerimientos del grupo C más los siguientes: - Las muestras deberán manejarse manteniendo la misma orientación con que fueron muestreadas, inclusive durante el transporte, mediante marcas adecuadas sobre la caja de

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embarque.

- Para todos los medios de transporte privado o comercial, el cargue, transporte y descargue de las cajas, deberán supervisarse en cuanto sea posible por una persona calificada. (ingeniero de suelos, inspector, laboratorista o persona designada por el director de proyecto).

5.6 Cajas para empaque .- Véanse las Figuras Nº5. 1 a 5 para cajas típicas; la Figura 3 se refiere a canecas metálicas. Las siguientes características deben incluirse en el diseño de la caja de empaque para los grupos C y D.

- Debe poderse volver a usar. - Debe construirse en tal forma que la muestra pueda conservarse en todo momento, en la misma posición que cuando se hizo el muestreo.

- Deberá incluirse suficiente material de empaque para amortiguar y/o aislar los tubos de los efectos adversos de vibración y choque.

- Deberá incluirse suficiente material aislante para evitar excesivos cambios de temperatura. - Cajas de madera : - Es preferible la madera al metal.- Puede emplearse lámina exterior que tenga un espesor de 13 a 19 mm (½" a 3/4"). La tapa deberá ir abisagrada y cerrada con aldaba, y asegurada con tornillos.

- Los requerimientos de amortiguación se dan en el aparte 6.4. - Para protección contra variaciones excesivas de temperatura, toda la caja deberá forrarse con un aislamiento de espesor mínimo de 50 mm (2").

- Cajas metálicas para despacho: Las cajas metálicas para despachos deberán tener incorporado material de amortiguación y aislante. Alternativamente, el efecto de amortiguación podrá lograrse con un sistema de suspensión de resorte o mediante cualquier otro medio que proporcione protección similar.

- Otros Recipientes: Pueden emplearse también cajas construidas con material de fibra de plástico o cartón reforzad

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OBTENCION EN LABORATORIO DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS (CUARTEO) 1.

OBJETO

1.1

Mediante estos procedimientos, se pueden dividir las muestras de suelos obtenidas en el campo, para obtener porciones que sean representativas y que tengan los tamaños adecuados para los diferentes ensayos que se necesite desarrollar. Hay procedimientos manuales y mecánicos; de acuerdo con el tamaño de la muestra de campo y el de la muestra requerida, se pueden aplicar los métodos que se describen más adelante.

2.

EQUIPO

2.1

Cuarteador metálico para separación mecánica. Tendrá un número par de ductos de ancho igual, que no será menor de ocho (8) para suelos con partículas gruesas, o de doce (12) para suelos finos, los cuales descargan alternadamente a cada lado del muestreador. El ancho mínimo de cada ducto será aproximadamente cincuenta por ciento (50 %) mayor que la partícula más grande de la muestra que se va a cuartear. Estos se consiguen comúnmente con tamaños adecuados para partículas menores de 37.5 mm (1½"). Para materiales finos, el cuarteador debe tener ductos de 13 mm (½") de ancho para muestras con tamaño máximo de 9.5 mm (3/8"). El cuarteador está dotado de dos (2) recipientes, colocados uno a cada lado, para recibir las dos mitades de las muestras que pasan a través de él. También estará equipado con una tolva o recipiente de bordes rectos, el cual debe tener un ancho igual o ligeramente menor que el ancho total del conjunto de ductos, por el cual la muestra cae a una velocidad controlada hacia los ductos, sin restricciones o pérdidas de material.

2.2

Rectángulo de lona, hule o tela plástica de 2.0 m x 2.5 m.

2.3 2.4

Palas, cucharones, palustres y cucharas de diverso tamaño y forma.

2.5

Regla enrasadora

1

Escobas y cepillos.

3.

SELECCION DEL METODO

Dentro de los procedimientos para la preparación de muestras por cuarteo, se aplican los siguientes métodos: .

Método A.- Cuarteo manual sobre muestras que pesan más de 10 kg, que relativamente secas.

.

Método B.- Cuarteo manual sobre muestras que pesan menos de 10 kg.

se encuentran

. Método C.- Utilizando los cuarteadores mecánicos cuando se trata de muestras que están más secas que la condición de "saturadas superficialmente secas"; o muestras de agregados que previamente al cuarteo se secan a temperaturas inferiores a las establecidas para los ensayos a que se someterán.

4.

PROCEDIMIENTO

4.1

Método A . Cuarteo manual de muestras de gran tamaño.

- Cuarteo de muestras que pesan más de 50 kg:

- Se coloca la muestra traída del campo, sobre una superficie dura, limpia y nivelada, donde no se pierda, ni se le adicione material.

- Se mezcla el material completamente, volteándolo con pala, unas tres veces; después de la última mezcla se va conformando una pila cónica, colocando cada palada en el centro, de modo que el suelo ruede hacia la base por todas las direcciones. Cuando no se disponga de una superficie nivelada y limpia, la muestra se coloca sobre un rectángulo de lona, hule o tela plástica. A continuación, se aplana la pila en forma cuidadosa hasta tener un espesor uniforme y un diámetro definido, de forma tal, que cada cuarto de círculo contenga material con todos los tamaños originales de la muestra.

- El diámetro de la pila aplanada, debe ser aproximadamente entre 6 u 8 veces el espesor de la capa material. Se divide la muestra aplanada en cuatro (4) partes iguales, utilizando una regla o tubo y se retiran dos partes diagonalmente opuestas (ver Figura 1d), incluyendo el material más fino, usando una escoba o cepillo, si es necesario.

2

- El material, que queda se vuelve a mezclar tomando paladas alternativamente de cada una de las dos cuartas partes que quedaron. Se repite el proceso de cuarteo hasta que la muestra quede reducida al tamaño deseado. -

4.2

Cuarteo de muestras que pesan entre 10 kg y 50 kg: Se deposita la muestra sobre la lona y se mezcla elevando alternativamente las esquinas de ésta, tirando hacia la muestra como si se tratara de doblar la lona diagonalmente. Se aplana y continúa el proceso como en el caso anterior.

Método B . Cuarteo manual de muestras que pesan menos de 10 kg.

Se coloca la muestra traída del campo sobre una superficie dura no absorbente, limpia y nivelada; se mezcla totalmente y se forma una pila cónica miniatura, con ayuda de un palustre o cucharón. Se aplana el cono apretándolo con el palustre. Una vez se logre un espesor uniforme y una Figura regular, se cuartea el material cortándolo por diámetros normales entre sí para tener cuatro porciones iguales, de las cuales se descartan dos diagonalmente opuestas. Se repite el proceso hasta obtener la muestra del tamaño deseado.

4.3

Método C . Cuarteo Mecánico.- Se utiliza para cuartear suelos finos y gruesos y

agregados finos y gruesos. La muestra que llega del campo una vez se encuentre a las condiciones de humedad adecuadas, se coloca en una bandeja plana o en la tolva del cuarteador distribuida uniformemente de extremo a extremo, de forma que el material cuando pase por los ductos caiga aproximadamente en igual cantidad por cada uno. La rata a la cual se descarga el material debe ser tal, que permita el flujo libre a través de los ductos sin obstrucciones hasta los recipientes. El material de un recipiente, nuevamente se descarga a través del cuarteador y se reserva el del otro para obtener muestras para otros ensayos. Repítase el proceso tantas veces como sea necesario para obtener la muestra del tamaño deseado.

1

PREPARACION EN SECO DE MUESTRAS PARA EL ANALISIS GRANULOMETRICO 1.

OBJETO

Este método se refiere a la preparación en seco de las muestras de suelos, tal como se reciben del terreno para el análisis granulométrico y para la determinación de las constantes del suelo, cuando se necesite conocer estas características de muestras secadas al aire, o cuando se sabe que el sistema de secado no influye sobre los resultados.

2.

EQUIPO

2.1

Balanza con sensibilidad de O.1 gr.

2.2

Mortero y su pisón forrado en caucho para disgregar las partículas del suelo.

2.3

Tamices de : 4.75 mm (No. 4) 2.0 mm (No. 10) 425 µm (No. 40) 75 µm (No. 200)

2.4

3.

Cuarteador de muestras.

SELECCION DE MUESTRAS:

3.1 Las muestras del suelo tal como se reciben del terreno, deben ser secadas completamente en el aire ( o en el horno a una temperatura no mayor de 38 °C (100 °F)). Los grumos o terrones deben ser entonces disgregados completamente en el mortero con un pisón forrado en caucho. Una muestra representativa de la cantidad requerida para ejecutar los ensayos deseados será entonces seleccionada por el método de cuarteo INV E-104. Las cantidades del material requerido para ejecutar los ensayos individuales son las siguientes:

a) Análisis granulométrico.- De los materiales que pasan el tamiz de 2 mm (No.10) se requieren las siguientes cantidades para el análisis mecánico: 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos limosos o arcillosos.

2

b) Ensayos para determinar constantes de los suelos.- Para los ensayos físicos se requiere material que pasa el tamiz de 425 µm (No.40) en una cantidad de 220 g distribuidos como sigue: Límite líquido Límite plástico Humedad centrífuga equivalente Factores de contracción Ensayos de comprobación

4.

100 15 10 30 65

g g g g g

PREPARACION DE LAS MUESTRAS PARA LOS ENSAYOS

4.1

La porción de la muestra secada al aire y seleccionada para el propósito de los ensayos debe ser pesada, anotándose dicho valor como el peso de la muestra total de ensayo sin corrección de la humedad higroscópica. La muestra de ensayo debe separarse sobre el tamiz de 2 mm (No.10). La porción retenida en dicho tamiz deberá ser apisonada en el mortero para disgregar los grumos o terrones. Los suelos así desintegrados serán separados entonces en dos fracciones, tamizándolos en el tamiz de 2 mm (No.10).

4.2

La fracción retenida después del segundo tamizado será lavada para sacarle los materiales finos, secada y pesada. Este peso será anotado como el peso del material grueso. El material grueso, después de ser lavado y secado, será tamizado en el tamiz de 4.75 mm (No.4) anotándose el peso retenido en éste.

5.

MUESTRAS PARA EL ENSAYO DEL ANALISIS GRANULOMETRICO

La fracción que pasa el tamiz de 2 mm (No.10) en ambas operaciones de tamizado será completamente mezclada y cuarteada para tomar una porción aproximadamente de 115 g para suelos arenosos y aproximadamente de 65 g para suelos limosos o arcillosos para el análisis mecánico.

6.

MUESTRAS PARA ENSAYOS DE LAS CONSTANTES DE SUELOS

La porción sobrante del material que pasa el tamiz de 2 mm (No.10) será entonces separada tamizándola con el tamiz de 425 µm (No.40). La fracción retenida en dicho tamiz no será usada. La fracción que pasa el tamiz de 425 µm (No.40) será utilizada para la determinación de las constantes físicas de suelo.

3

ANALISIS GRANULO METRICO DE POR TAMIZADO DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UN SUELO 1. APARATOS Y MATERIAL NECESARIO 

Un molde cilíndrico de metal de 152,s mm + 0,7 mm de diámetro interior y 127 mm & 0,l mm de altura, lo que equivale aproximadamente a un volumen de 2 320 cm3. Debe disponer de un collar del mismo diámetro y altura aproximada de 60 mm, para colocarlo en la parte superior del molde durante las operaciones de apisonado. El molde y el collar deben estar construidos de forma que puedan sujetarse firmementea la base plana metálica desmontable (véase figura 11.2)



Una maza metálica de 4,535 kg 2 0,Ol kg, adaptada al interior de una guía tubular, adecuada para que la altura de caída libre sea de 457 mm & 2 mm. La maza puede ser manual, en cuyo caso debe tener un diámetro de 50 mm f 0,2 mm y la guía disponer, como mínimo de 4 orificios de 1 cm de diámetro, espaciados 90” ya 2 cm de cada extremo, para facilitar la salida del aire. La separación entre maza y guía debe ser suficiente para que la caída sea libre. También se puede utilizar una maza automática que distribuya los golpes uniformemente sobre la superficie del material. En este caso, la superficie de contacto de la maza con el suelo podrá ser circular o tener forma de sector, pero conservando en todo caso, la masa, altura de caída y la superficie de 19,6 cm2 It 0,2 cm2.3)



Una balanza de 20 kg de capacidad y precisión de 1 g y otra de 1 000 g de capacidad y precisión de 0,l g.



Recipientes adecuados para la determinación de la humedad.



Una estufa de desecación con temperatura regulable hasta ll 5 “C.



Una amasadora mecánica adecuada, o instrumentos diversos para amasar manualmente (recipientes, guantes de goma, etc.).



Tamices 50,O mm, 20,O mm y 5,00 mm Norma UNE 7-050 /2.



Un enrasador metálico de borde recto, afilado y resistente, cuya longitud sea superior al diámetro del molde.



Cuarteadores adecuados a los diámetros de las partículas del suelo a ensayar.



Un mazo de goma y una paleta. Una probeta graduada.



Un extractor de muestras para extraer el material compactado del molde.

2. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Si el suelo recibido está excesivamente húmedo, se extiende y se deja secar al aire o bien se procede a su secado en estufa o por aire caliente u otro procedimiento, tomando la precaución de que la temperatura del suelo no exceda de 60 “C Una vez conseguido esto, se procede a desmenuzarlo, deshaciendo los terrones por medio del mazo de goma. Del suelo seco y desmenuzado, se separa mediante los cuarteadores adecuados la cantidad necesaria para disponer una muestra de unos 35 kg de material que pase por el tamiz 20,O mm Norma UNE 7-050 /2. Se determina en balanza la masa de la muestra tomada y la del material retenido en dicho tamiz y se calcula el tanto por ciento que representa éste, respecto a la muestra.41 El material que pasa por dicho tamiz se cuartea en porciones homogéneas, aproximadamente iguales, de unos 5 kg.

4

ANALISIS GRANULOMETRICO POR MEDIO DEL HIDROMETRO DETERMINACION DEL LIMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS 1. OBJETO

Este método de prueba cubre las determinaciones cuantitativas de la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos. La distribución de tamaños de partículas más grandes de 75 µm (retenidas en el tamiz No 200) se determina por tamizado, en tanto que la distribución de las partículas más pequeñas que 75 µm se determina por un proceso de sedimentación, usando un hidrómetro que asegure los datos necesarios (Nota 1 y Nota 2). Nota 1.– La separación de la muestra para aplicar el método descrito en esta norma puede hacerse en el tamiz No 4 (4.75mm), en el No 40 (425µm), o en el tamiz No 200 (75µm), en vez del tamiz No 10. El tamiz utilizado debe ser ind icado en el informe. Nota 2 . - Se proveen dos tipos de aparatos de dispersión: (1) Un mezclador mecánico de alta velocidad y (2) dispersión por aire. Investigaciones extensas indican que los equipos de dispersión por aire producen una dispersión más posit iva en suelos finos plásticos por debajo de 20µm de tamaño y apreciablemente menor degradación en todos los tamaños al usarse con suelos arenosos. Debido a las ventajas definitivas de la dispersión por aire, se recomienda su uso. Los resultados obtenidos con los dos aparatos, difieren en magnitud, dependiendo del tipo de suelos, especialmente para tamaños más finos de 20µm.

2.

EQUIPOS 2.1

Balanza – Debe tener una capacidad suficiente y una sensibilidad de 0.1%.

2.2

Tamices – De 4.75 mm (No.4), de 425 µm (No 40) y de 75 µm (No.200).

2.3

Tamizadora mecánica.

2.4

Aparato agitador – Mecánico o neumático, con su recipiente de dispersión (Figuras 1 y 2). Un agitador operado mecánicamente, consistente en un motor eléctrico montado de tal manera que gire un eje vertical sin carga a una velocidad de no menos de 10000 revoluciones por minuto, una paleta recargable para revolver ya sea de metal, plástico, o caucho duro, similar a uno de los diseños que se ven en la figura 1. El eje debe ser de una longitud tal que la paleta agitadora pueda operar a no menos de 19mm (3/4”) ni más de 38mm (1.5”) por encima del fondo del recipiente de dispersión. El recipiente de dispersión deberá estar de acuerdo con alguno de los diseños que se ven en la Figura 1 o en la Figura 2, si es del tipo neumático. Nota 3. - La cantidad de aire requerida para un recipiente de dispersión de aire a chorro (por inyección) es del orden de 0.06m 3 / min (2 pie 3 /min); algunos compresores de aire pequeños, no son capaces de proporcionar el suficiente aire para operar el recipiente.

5

Not a 4.- Otro tipo de aparato de dispersión de aire, conocido como tubo de dispersión, desarrollado por Chu y Davidson en el Iowa State Collage, da resultados equivalentes a aquellos obtenidos con los recipientes de aire a chorro. Al usarse puede hacerse directamente la dispersión en el cilindro de sedimentación, eliminando así la necesidad de transferir la muestra después de la dispersión. Cuando se utilice, se debe hacer mención de ello en el informe. Nota 5.- El agua puede condensarse en los tubos de aire cuando no esta en uso. Esta agua debe ser retirada ya sea usando una trampa de agua en el tubo de aire o soplando el agua fuera de los tubos antes del uso con el propósito de dispersión. 2.5

Hidrómetro – Conforme a los requisitos para los hidrómetros 151 H o 152 H de la norma ASTM E 100, graduado para leer, de acuerdo con la escala que tenga grabada, la gravedad específica de la suspensión ó los gramos por litro de suspensión. En el primer caso, la escala tiene valores de graveda d específica que van de 0.995 a 1.038 y estará calibrado para leer 1.00 en agua destilada a 20° C (68° F). Este Hidrómetro se identifica como 151 H. En el otro caso la escala tiene valores de gramos de suelo por litro (g/l) que van de - 5 á+ 60. Se identifica como 152 H y está calibrado para el supuesto que el agua destilada tiene gravedad específica de 1.00 a 20° C (68° F) y que el suelo en suspensión tiene una gravedad específica de 2.65. Las dimensiones de estos hidrómetros son las mismas; sólo varían las escalas. (Ver Figura 5).

2.6

Cilindro de vidrio para sedimentación – De unos 460 mm (18") de alto, y 60 mm (2.5") de diámetro y marcado para un volumen de 1000 ml a 20° C (68° F). El diámetro interior debe ser tal que la marca de 1000ml esté a 360 ± 20mm (14±1.0”) desde el fondo, en el interior del cilindro.

2.7

Termómetro de inmersión – Con apreciación de 0.5° C (0.9° F).

2.8

Cronómetro o reloj .

2.9

Horno – capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110° ± 5° C (230° ± 9° F).

2.10

Baño de Agua o Cuarto de temperatura constante – Se utiliza para mantener la suspensión de suelo a temperatura constante durante el análisis del hidrómetro, evitándose de esta forma las correcciones por temperatura. Un baño de agua satisfactorio es un tanque aislado que mantiene la suspensión a una temperatura constante conveniente tan cercana a los 20° C (68° F) Este aparato está ilustrado en la Figura 4. En aquellos casos en los cuales el trabajo se lleve a cabo en un cuarto con temperatura constante, controlada automáticamente el baño de agua no es necesario.

2.11

Vaso de vidrio (Beaker) – Un vaso de vidrio con una capacidad de no menos de 250 ml y no más de 500 ml.

2.12

Recipientes – Recipientes apropiados, hechos de material no corrosivo y que no estén sujetos a cambio de masa o desintegración a causa de repetidos calentamientos y enfriamientos. Los recipientes deben tener tapas que se ajusten perfectamente, para evitar pérdidas de humedad antes de determinar su masa inicial y para prevenir la

6

absorción de humedad de la atmósfera después del secado y antes de la determinación de la masa final. Se necesita un recipiente para cada determinación del contenido de humedad. 2.13 Varilla de vidrio – Una varilla de vidrio apropiada para agitar la muestra de prueba. 3. PREPARACIÒN DE LA MUESTRA 3.1 El tamaño aproximado de la muestra que se debe usar para el análisis por el hidrómetro va ría con el tipo de suelo que va a ser ensayado. La cantidad requerida para suelos arenosos es 100 g y para limos y arcillas de 50 g (Masa seca). La masa exacta de la muestra en suspensión puede ser determinada antes o después del ensayo. Sin embargo, el secado al horno de algunas arcillas antes del ensayo puede causar cambios permanentes en los tamaños de granos aparentes; las muestras de estos suelos deben ser conservadas con su contenido de humedad natural, y ensayadas sin ser secadas al horno. 3.2

La masa se determina mediante la siguiente fórmula:

𝑤𝑠 =

7

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 1+ 100

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO (LP) DE LOS SUELOS E INDICE DE PLASTICIDAD Referencia ASTM D-4318, AASHTO T-90, J. E. Bowles ( Experimento Nº 3) , MTC E 111-2000

1. OBJETIVO

Es la determinación en el laboratorio del límite plástico de un suelo y el cálculo del índice de plasticidad (I.P.) si se conoce el límite líquido (L.L.) del mismo suelo. Se denomina límite plástico (L.P.) a la humedad más baja con la que pueden formarse barritas de suelo de unos 3,2 mm (1/8") de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se desmoronen.

2. APARATOS - Espátula, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" – 4”) de longitud por 20 mm (3/4") de ancho. - Recipiente para Almacenaje, de 115 mm (4 ½”) de diámetro. - Balanza, con aproximación a 0.1 g. - Horno o Estufa, - termostáticamente controlado regulable a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F). - Tamiz, de 426 µ m (N° 40). - Agua destilada. - Vidrios de reloj, o recipientes adecuados para determinación de humedades. - Superficie de rodadura. Comúnmente se utiliza un vidrio grueso esmerilado.

3. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA 





Si se quiere determinar sólo el L.P., se toman aproximadamente 20 g de la muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N° 40), preparado para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de 1,5 gr a 2,0 gr de dicha esfera como muestra para el ensayo. El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede cambiar (en general, disminuir), el límite plástico de un suelo con material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante. Si se requieren el límite líquido y el límite plástico, se toma una muestra de unos 15 g de la porción de suelo humedecida y amasada, preparada de acuerdo a la guía (determinación del límite líquido de los suelos). La muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla

Si el ensayo se ejecuta después de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha secado, se añade más agua.

4. PROCEDIMIENTO      

Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación, se rueda con los dedos de la mano sobre una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros. Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8") no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone aproximadamente con dicho diámetro. El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los diversos tipos de suelo: En suelos muy plásticos, el cilindro queda dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en suelos plásticos los trozos son más pequeños. La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros tarados, se continúa el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se determina la humedad de acuerdo a la guía de Determinación del contenido de humedad. Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado.

5. CÁLCULOS Calcular el promedio de dos contenidos de humedad. Repetir el ensayo si la diferencia entre los dos contenidos de humedad es mayor que el rango aceptable para los dos resultados listados en la tabla 1 para la precisión de un operador. Tabla 1.- Tabla de estimados de precisión. Índice de precisión y tipo de ensayo Desviación Estándar Rango Aceptable de dos resultados Precisión de un operador simple Límite Plástico 0,9 2,6 Precisión Multilaboratorio Límite Plástico 3.7 10.6 El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con aproximación a un entero y se calcula así:

6. CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PLASTICIDAD Se puede definir el índice de plasticidad de un suelo como la diferencia entre su límite líquido y su límite plástico. Donde: L.L. = Límite Líquido P.L. = Límite Plástico L.L. y L.P., son números enteros  Cuando el límite líquido o el límite plástico no puedan determinarse, el índice de plasticidad se informará con la abreviatura NP (no plástico).  Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (no plástico).

METODO DE ENSAYO ESTANDAR PARA LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE SOLIDOS DEL SUELO MEDIANTE PICNOMETRO DE AGUA NORMA DE REFERENCIA: ASTM D854

1. ALCANCE Este método de ensayo cubre la determinación de la gravedad específica de los sólidos del suelo que pasan la malla de 4.75 mm (tamiz no. 4), por medio de un picnómetro con agua. Cuando el suelo contiene particulas de tamaño mayor a la malla de 4.75 mm, se utilizará el método de ensayo ASTM C 127 (1.06) para los sólidos de suelos retenidos en la malla de 4.75 mm y estos métodos de la prueba serán utilizados para los sólidos del suelo que pasan la malla de 4.75 mm. Los sólidos de los suelos para estos métodos de ensayo no incluyen los sólidos que se pueden ser alterados por estos métodos, contaminados con una sustancia que prohíba el uso de estos métodos, ni los sólidos de suelos altamente orgánicos, tales como materia fibrosa la cual flota en el agua. Se proporcionan dos métodos para determinar la gravedad específica: Método A‐ Procedimiento para los especímenes húmedos: Se deberá utilizar este método para los suelos orgánicos, altamente plásticos, suelos de grano fino; suelos tropicales; y los suelos que contienen halloisita. Método B‐ El procedimiento para especímenes secos al horno.

2. IMPORTANCIA Y APLICACIÓN La gravedad específica de los sólidos de un suelo se utiliza para calcular las relaciones de fases de suelos, tales como razón de vacíos y grado de saturación. La gravedad específica de los sólidos del suelo se utiliza para calcular la densidad de los sólidos del suelo. Esto se calcula multiplicando su gravedad específica por la densidad del agua (en la temperatura apropiada). El término “sólidos del suelo” normalmente se utiliza para referirse a las particulas minerales de origen natural o suelos como particulas que no son fácilmente solubles en agua. Se debe aplicar un procedimiento especial para las particulas solubles o que reaccionen con el agua.

3. ESPÉCIMEN DE ENSAYO El espécimen de prueba puede ser húmedo o seco a al horno y será el representativo de los sólidos del suelo que pasan el tamiz No. 4.

4. RESUMEN DE PROCEDIMIETNO Un espécimen de suelo en estado de humedad natural o secado al horno se tamiza a través de la malla No.4 (4.75 mm). Se introduce dentro del picnómetro la masa de suelo, y se agrega agua destilada. Se extraen las burbujas de aire atrapado en la muestra. Se completa el picnómetro con agua destilada hasta su capacidad de calibración. Se determina el peso del picnómetro con la solución de suelo-agua. Se determina la temperatura del agua. Se realizan las correcciones de los pesos del picnómetro y el agua por temperatura. Recuperada la muestra de suelo, se seca al horno por 24 horas, posteriormente se determina el peso seco al aire.

5.

REQUERIMIENTOS PARA SOLICITUDES Se debe proporcionar una masa mínima de suelo correspondiente a la especificada en la siguiente tabla:

METODO DE ENSAYO ESTANDAR PARA EL VALOR EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y DE AGREGADO FINO 1. OBJETO Este ensayo tiene por objeto determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos. Es un procedimiento que se puede utilizar para lograr una correlación rápida en campo.

2. USO Y SIGNIFICADO 2.1 Este ensayo produce como resultado un valor empírico de la cantidad relativa de finos y material arcilloso presente en la muestra de suelo o agregado fino.

2.2 Puede especificarse un valor mínimo del equivalente de arena, para limitar la cantidad permisible de finos arcillosos en un agregado.

2.3 Este método de ensayo permite determinar rápidamente, en el campo, variaciones de calidad de los materiales que se estén produciendo o utilizando . 3. RESUMEN DEL METODO A un volumen determinado de suelo o agregado fino se le adiciona una pequeña cantidad de solución floculante, mezclándolos en un cilindro de plástico graduado y agitándolos para que las partículas de arena pierdan la cobertura arcillosa. La muestra es entonces "irrigada", usando una cantidad adicional de solución floculante, para forzar el material arcilloso a quedar en suspensión encima de la arena. Después de un período de sedimentación, se determinan las alturas de la arcilla floculada y de la arena en el cilindro. El "equivalente de arena" es la relación entre la altura de arena y la altura de arcilla, expresada en porcentaje.

4. EQUIPO 4.1 Cilindro graduado de plástico, con diámetro interior de 31.75 ± 0.381 mm (1¼ ± 0.015") y altura de 431.8 mm (17") aproximadamente, graduado en espacios de 2.54 mm (0.1"), desde el fondo hasta una altura de 381 mm (15"). La base del cilindro debe ser de plástico transparente de 101.6 x 101.6 x 12.7 mm (4" x 4" x ½") bien asegurada al mismo, como se muestra en la Figura No. 1. (Montaje 3).

4.2 Tapón macizo de caucho o goma que ajuste en el cilindro. 4.3 Tubo irrigador, de acero inoxidable, de cobre o de bronce, de 6.35 mm (¼") de diámetro exterior, y 0.89 mm (0.035") de espesor, con longitud de 508 mm (20"), con uno de sus extremos cerrado formando una arista. Las caras laterales del extremo cerrado tienen dos orificios de 1 mm de diámetro (calibre No.60), cerca a la arista que se forma. Figura No. 1 (detalles).

4.4 Tubo flexible (de plástico o caucho) de 4.7 mm (3/16") de diámetro y de 1.20 m de largo, aproximadamente, con una pinza que permita cortar el paso del líquido a través del mismo. Este tubo conecta el sifón con el tubo irrigador.

4.5 Un botellón de 3.785 l (1 galón) de capacidad, destinado a contener la solución de cloruro de calcio; el tapón de este frasco lleva dos orificios, uno para el tubo del sifón y el otro para entrada de aire. El frasco debe colocarse a 90 cms de altura sobre la mesa de trabajo. Nota 1: Puede usarse un recipiente de cristal o plástico de mayor tamaño, siempre que el nivel de la solución en su interior se mantenga entre 0.914 y 1.14 metros (36" y 45") por encima de la superficie de trabajo.

4.6 Dispositivo para tomar lecturas. Un conjunto formado por un disco de asentamiento, una barra metálica y una sobrecarga cilíndrica. Este dispositivo está destinado a la toma de lecturas del nivel de arena y tendrá un peso total de 1 kg. La barra metálica tiene 457 mm (18") de longitud; en su extremo inferior lleva enroscado un disco metálico de cara inferior plana perpendicular al eje de la barra; la cara superior de este disco de asentamiento es de forma cónica. El disco lleva tres tornillos pequeños que sirven para centrarlo en el interior del cilindro.

4.7 Recipiente metálico, de diámetro 57 mm (2¼") aproximadamente, con una capacidad de 85 ± 5 ml.

4.8 Embudo, de boca ancha, de 101.6 mm (4") de diámetro. 4.9 Reloj o cronómetro, para lecturas de minutos y segundos. 4.10 Un agitador, que puede ser: - Mecánico que tenga una carrera de 203.2 ± 1.02 mm (8 ±0.04") y que opere a 175 cpm. (ciclos por minuto). Nota 2: El agitador mecánico debe estar provisto de dispositivos de seguridad para protección del operador.

- De operación manual. Que sea capaz de producir un movimiento oscilatorio a una rata de 100 ciclos completos en 45 ± 5 seg., con ayuda manual y un recorrido medio de 127 ± 5.08 mm (5 ± 0.2").

5. SOLUCIONES 5.1 Una Solución Tipo de cloruro de calcio (C a Cl2): Se prepara con los siguientes materiales: 454g (1 lb) de cloruro de calcio anhidro. 2050g (l640 ml) de glicerina pura. 47g (45 ml) de formaldehido (en solución al 40 %, en volumen)

- Preparación.- Se disuelve la cantidad indicada de cloruro de calcio (Ca Cl 2) en 1.90 l (½ galón) de agua destilada. Se deja enfriar esta solución y se pasa, por papel de filtro rápido. A la solución filtrada se agregan los 2050g de glicerina y la cantidad indicada de formaldehido. Se mezcla bien y se diluye hasta que la solución llegue a los 3.785 l (1 galón) de volumen. El agua que se adiciona a esta solución será igualmente destilada. 5.2 Solución de trabajo de cloruro de calcio: (CaCl 2 ) Se obtiene con 88 ml de Solución Tipo, diluida en agua destilada hasta completar 3.785 l (1 galón).

la

Nota 3: Se podrá usar agua potable o desmineralizada en lugar de agua destilada, siempre que no se afecten los resultados del ensayo. El efecto de estas aguas puede determinarse por comparación de resultados de tres ensayos efectuados utilizando agua destilada y local. Los seis especímenes de ensayo empleados para esa comparación deben prepararse de la misma muestra de material secada al horno.

6. PREPARACION DE LA MUESTRA

6.1

Obténgase al menos 1500g de material que pase el tamiz de 4.75 mm (No.4), de la siguiente forma:

- Sepárese la muestra por tamizado a mano o por medio de un tamizador mecánico. - Antes de seleccionar la muestra de ensayo se deben desmenuzar todos los terrones de material fino. - Remuévase cualquier cubierta de finos que se adhiera al agregado grueso: estos finos pueden ser removidos por secado superficial del agregado grueso, y frotación entre las manos sobre un recipiente plano. Añádase el material así removido a la porción fina de la muestra.

6.2 Para determinar la cantidad de material para el cuarteo, se pesará o se determinará el volumen de una porción de material igual a 4 moldes de medida, en la siguiente forma:

- Humedézcase el material para evitar segregación o pérdida de finos durante el proceso de separación o cuarteo, teniendo cuidado, al adicionar agua a la muestra, para mantener una condición de flujo libre de material.

- Usando el recipiente de medida, sáquense cuatro (4) de esas medidas de la muestra. Cada vez que obtenga una medida golpéese la parte inferior del recipiente sobre una superficie dura al menos cuatro (4) veces, para obtener una medida de material consolidado hasta el borde del recipiente.

- Determínese la cantidad de material contenido en estas cuatro (4) mediciones, ya sea por peso o por volumen del cilindro plástico.

- Retórnese este material a la muestra y realícese el cuarteo haciendo los ajustes necesarios para obtener el peso o el volumen anteriormente determinado. De este cuarteo se debe obtener, en los siguientes cuarteos, la cantidad suficiente de muestra para llenar la medida.

- Séquese cada espécimen de muestra hasta peso constante a 105 ±5 °C (230 ± 9 °F) y enfríese a temperatura ambiente antes de empezar el ensayo. Nota 4: Los resultados del ensayo del equivalente de arena en muestras que no han sido secadas, generalmente serán menores que los resultados obtenidos de muestras de ensayo idénticas que han sido secadas. Cuando el ensayo se efectúe para controlar el cumplimiento de las especificaciones, puede permitirse, en muchos casos, ejecutarlos sin antes secar el material. Sin embargo, aquellos materiales que den valores menores que el mínimo especificado, deben volverse a ensayar con el material secado al horno. Si el equivalente de arena determinado en un ensayo con una muestra seca está por debajo del mínimo, será necesario realizar dos (2) ensayos adicionales con especímenes secos de la misma muestra.

6.3

Prepárese el número deseado de especímenes de la muestra de ensayo, así:

- Humedézcase el material para evitar segregación o pérdidas de finos, manteniendo una condición de flujo libre.

- Sepárense por cuarteo de 1000 a 1500g de muestra. Colóquese en un recipiente circular y mézclese hacia el centro, por lo menos durante 1 minuto, para lograr uniformidad. Revísese que la muestra tenga la humedad necesaria, exprimiendo firmemente una porción pequeña de la muestra en la palma de la mano. Si se forma una masilla que puede ser manejada con cuidado sin romperse, está en el rango correcto de humedad.

Si la muestra está demasiado seca, se desmoronará y será necesario añadir agua, volver a mezclarla y probar nuevamente hasta que el material forme una masilla plástica. Si la muestra presenta agua libre superficial estará demasiado húmeda y deberá secarse al aire, mezclándola frecuentemente para asegurar uniformidad y ensayándola nuevamente, hasta obtener una masilla que se pueda manejar. Si el contenido de humedad al recibo de la muestra se encuentra dentro de los límites descritos anteriormente, la muestra puede ensayarse de inmediato. Si el contenido de humedad se debe modificar para su empleo, la muestra debe colocarse en un recipiente y cubrirse con una toalla húmeda, en forma tal que no toque el material, y dejarla allí por 15 minutos, como mínimo.

- Después del tiempo mínimo de curado, mézclese nuevamente por 1 minuto sin agregar agua y fórmese un cono con el material, utilizando un palustre.

- Tómese el recipiente de medida en una mano y presiónese contra la base del cono mientras se sostiene a éste con la mano libre.

- A medida que el recipiente atraviesa el cono manténgase suficiente presión en la mano para que el material lo llene por completo. Presiónese firmemente con la palma de la mano compactando el material hasta que éste se consolide, el exceso debe ser retirado y desechado, enrasando con el palustre a nivel del borde del recipiente.

- Para obtener especímenes adicionales, repítanse los pasos anteriores.

7.

PROCEDIMIENTO

7.1 Viértase solución de trabajo de cloruro de calcio en el cilindro graduado, con la ayuda del sifón, hasta una altura de 101.6 ± 2.54 mm (4 ± 0.1").

7.2 Con ayuda del embudo, viértase la muestra de ensayo en el cilindro graduado. Golpéese varias veces el fondo del cilindro con la palma de la mano para liberar las burbujas de aire y remojar la muestra completamente. Déjese en reposo durante 10 ± 1 minuto. Al finalizar los 10 minutos (periodo de humedecimiento), tápese el cilindro con un tapón y suéltese el material del fondo invirtiendo parcialmente el cilindro y agitándolo a la vez.

7.3 Después de soltar el material del fondo, agítese el cilindro con cualquiera de los métodos siguientes:

- Método del agitador mecánico: Colóquese el cilindro tapado en el agitador mecánico y déjese en funcionamiento por un tiempo de 45 ± 1 seg.

- Método del agitador manual: Asegúrese el cilindro tapado con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del agitador manual, y póngase el contador de vueltas en ceros. Nota 5: Para prevenir el derramamiento, asegúrese de que el tapón esté firmemente colocado en el cilindro, antes de colocarlos en el agitador manual. Párese directamente frente al agitador y fórcese el soporte hasta colocar el índice sobre la marca límite del émbolo pintada en el tablero, aplicando una fuerza horizontal sobre la biela resortada del lado derecho. Luego retírese la mano de la biela y permítase que la acción del resorte de ésta mueva el soporte y el cilindro en la dirección opuesta sin ayudarlo y sin impedimento alguno. Aplíquese suficiente fuerza a la biela resortada, con la mano derecha, durante el recorrido con empuje para llevar el índice hasta la marca límite del émbolo, empujando la biela con la punta de los dedos para mantener un movimiento de oscilación suave. El centro de la marca del límite de carrera, está colocado para proveer la longitud de movimiento adecuada y su ancho se ajusta el máximo de variación permitida. La cantidad correcta de agitación se logra solamente cuando el extremo del índice invierte su dirección dentro de los límites marcados. Una correcta agitación puede mantenerse mejor al usar solamente el movimiento del antebrazo y la muñeca para mover el agitador. Continúe la acción de agitación hasta completar 100 ciclos.

- Método Manual: Sosténgase el cilindro en una posición horizontal y agítese vigorosamente con un movimiento lineal horizontal de extremo a extremo. Agítese el cilindro 90 ciclos en aproximadamente 30 segundos, usando un movimiento de 229 ± 25 mm (9 ± 1"). Un ciclo está definido como movimiento completo hacia adelante y hacia atrás. Para agitar el cilindro a esta velocidad, será necesario que el operador mueva únicamente los antebrazos mientras mantiene el cuerpo y los hombros descansados o relajados.

7.4 Inmediatamente después de la operación de agitación, colóquese el cilindro verticalmente sobre la mesa de trabajo y remuévase el tapón.

7.5 Procedimiento de irrigación. - Durante el procedimiento de irrigación manténgase el cilindro vertical y la base en contacto con la superficie de trabajo. Colóquese el tubo irrigador en la parte superior del cilindro, aflójese la pinza de la manguera y lávese el material de las paredes del cilindro a medida que baja el irrigador, el cual debe llegar a través del material, hasta el fondo del cilindro, aplicando suavemente una acción de presión y giro mientras que la solución de trabajo fluye por la boca del irrigador.

Esto impulsa hacia arriba el material fino que esté en el fondo y lo pone en suspensión sobre las partículas gruesas de arena.

-

Continúese aplicando una acción de presión y giros mientras se lavan los finos, hasta que el cilindro esté lleno a la altura de 382 mm (15"); entonces, levántese el tubo irrigador suavemente sin que deje de fluir la solución, de tal forma que el nivel del líquido se mantenga cerca a dicha altura, mientras se extrae el tubo irrigador. (Regúlese el flujo justamente antes de que el tubo irrigador sea completamente sacado, y ajústese el nivel final a la lectura de 382 mm (15")).

7.6 Déjese el cilindro y el contenido en reposo por 20 min ± 15s. Comiéncese a medir el tiempo inmediatamente después de retirar el tubo irrigador.

7.7 Al finalizar los 20 min del periodo de sedimentación, léase y anótese el nivel de la parte superior de la suspensión arcillosa tal como se indica en el numeral 7.9. Este valor se denomina "lectura de arcilla". Si no se ha formado una línea clara de demarcación al finalizar el periodo especificado de 20 min, permítase que la muestra permanezca sin ser perturbada hasta que una lectura de arcilla pueda ser claramente obtenida; entonces, léase inmediatamente y anótese la altura de la suspensión arcillosa y tiempo total de sedimentación. Si éste último excede de 30 min, efectúese nuevamente el ensayo, usando tres especímenes individuales de la misma muestra y anótese la lectura de la columna arcillosa para la muestra que requiera el menor tiempo de sedimentación.

7.8 Determinación de la lectura de la arena. - Después de tomar la lectura de arcilla, introdúzcase dentro del cilindro el conjunto del disco, la varilla y el sobrepeso, y baje suavemente el conjunto

hasta que llegue sobre la arena. Evítese que el disco indicador de lectura golpee la boca del cilindro, mientras se baja el conjunto. A medida que el conjunto baje, manténgase uno de los tornillos de centraje del pie en contacto con la pared del cilindro sobre las graduaciones, de manera que sirva de índice para la lectura.

- Cuando el conjunto toque la arena, léase y anótese el de la ranura del tornillo, la cual se denominará "lectura de arena". Si la lectura se hace con el disco indicador, la "lectura de arena" se obtendrá restando 254 mm (10") del nivel indicado por el borde superior del indicador. 7.9 Cuando el nivel de las lecturas, de arcilla o arena, esté entre líneas de graduación, se anotará la lectura correspondiente a la graduación inmediatamente superior. Por ejemplo si, un nivel de arcilla es 7.95 se anotará como 8.0. Un nivel de arena de 3.22, se anotará como 3.3.

7.10 Después de tomar las lecturas, sáquese el conjunto del cilindro, tape éste con su tapón de goma y sacúdase hacia arriba y hacia abajo en posición invertida hasta que el material sedimentado se deshaga y vacíese inmediatamente. Enjuáguese la probeta con agua dos veces.

8. CALCULOS 8.1

El equivalente de arena se calculará con aproximación de décima (0.1 %), así: Lectura de arena Equivalente de Arena (EA) = x 100 Lectura de arcilla

8.2

Si el equivalente de arena no es un número entero, anótese en el Informe redondeando la fracción al número inmediato superior. Por ejemplo, para las lecturas indicadas en el numeral 7.9 se tienen los valores: Lectura de arcilla = 8.0, Lectura de arena = 3.3 entonces: 3.3 EA =

x 100 = 41.2 8.0

este valor se redondeará a 42.0 y así será anotado en el informe.

8.3 Para obtener el promedio de una serie de valores de equivalente de arena, promédiese el número de valores enteros determinados como se describió anteriormente. Por ejemplo supóngase que varias determinaciones del equivalente de arena dieron los valores 41.2, 43.8 y 40.9. Al redondear al valor entero más alto, se convierten en 42, 44 y 41. Entonces se obtiene el promedio de estos valores redondeados: 42 + 44 + 41 = 42. 3

El promedio se redondeará al entero superior, de manera que en este caso el valor definitivo del equivalente de arena para el informe será "43".

9.

OBSERVACIONES

9.1 La temperatura de la solución de trabajo deberá ser 22 ± 3°C (72 ± 5 °F) durante la realización de este ensayo. Nota 6: Si las condiciones de campo no permiten el mantenimiento del intervalo de temperatura establecido, se deben enviar muestras al laboratorio, donde es posible un control de las mismas, con la frecuencia que sea necesaria. También, es posible realizar una corrección por temperatura para el material que esté siendo ensayado, con las curvas de temperatura desarrolladas para dicho material, en sitios donde no sea posible realizar un control apropiado. Sin embargo, no existen curvas de corrección generales que puedan ser utilizadas para diferentes tipos de material, incluso en rangos estrechos de valores del equivalente de arena. Las muestras que satisfagan los equivalentes de arena mínimos a una temperatura de la solución de trabajo inferior al intervalo recomendado, no necesitan ser sometidas a ensayos de referencia.

9.2 El ensayo debe realizarse en un sitio donde no exista vibración. La excesiva vibración puede hacer que el material suspendido se sedimente a una mayor velocidad.

9.3 No se deben exponer los cilindros plásticos a la luz directa del sol más de lo necesario. 9.4 Cuando las perforaciones del tubo del irrigador se obstruyan por partículas de arena, si no es posible suprimir la obstrucción de otra manera, podrá hacerse con un alfiler u otro objeto agudo, teniendo extremo cuidado para evitar que se ensanche el orificio.

9.5 Ocasionalmente puede ser necesario remover un crecimiento de hongos que se forman en las paredes del frasco de solución de trabajo y en el interior de la manguera y del tubo irrigador. Esto puede hacerse por medio de una solución disolvente de hipoclorito de sodio, diluida en agua por partes iguales.

-

Para eliminar esta formación de hongos, debe llenarse el frasco con la solución disolvente y dejar pasar aproximadamente un litro de la misma por el sifón y el irrigador; luego se corta el paso de la corriente líquida colocando la pinza al final de la manguera teniéndola llena de solución disolvente. Vuélvase a llenar el frasco con la solución y déjese durante toda la noche. Después, descárguese la solución disolvente por medio del sifón y el tubo irrigador, sepárese el sifón del frasco y enjuáguense ambos con agua limpia. El irrigador y el sifón se lavan fácilmente, conectándolos a una llave de agua mediante una manguera delgada y dejando pasar el chorro de agua fresca a través de éllos, en sentido contrario al flujo normal.

9.6 Cuando se tomen las lecturas de arena debe tenerse cuidado de no presionar hacia abajo, ya que esto puede ocasionar una lectura errada.

10. PRECISION

10.1 La ejecución de este ensayo requiere que el laboratorista tenga experiencia, de manera que pueda obtener resultados consistentes y satisfactorios con muestras representativas de cualquier clase de material, cuando el ensayo se realiza de acuerdo a lo prescrito.

10.2

Se considerará un laboratorista con experiencia, cuando los resultados obtenidos por éste, en tres ensayos independientes, con el mismo espécimen de muestra, no varíe en más de ± 4 puntos con respecto al promedio de estos ensayos.

10.3 Si un operario no es capaz de obtener resultados consistentes, no debe realizar el ensayo hasta perfeccionar la técnica suficiente para obtener resultados dentro de los límites especificados. 10.4 El laboratorista que utiliza el procedimiento del agitador manual debe tener experiencia para manipular este instrumento, a fin de que los resultados que obtenga coincidan, aproximadamente, con los obtenidos con el agitador mecánico.

COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO) Referencia ASTM D-1557, J. E. Bowles ( Experimento Nº 9) , MTC E 115-2000 1.

OBJETIVO 

Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3).

Nota #1: Los suelos y mezclas de suelos-agregados son considerados como suelos finos o de grano grueso o compuestos o mezclas de suelos naturales procesados o agregados tales como grava, limo o piedra partida. Nota #2: El equipo y procedimiento son los mismos que los propuestos por el Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos en 1945. La prueba de Esfuerzo Modificado es a veces referida como Prueba de Compactación de Proctor Modificado.



Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm).

Nota #3: Para relaciones entre Peso Unitario y Contenido de Humedad de suelos con 30% ó menos en peso de material retenido en la malla 3/4" (19,0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19,0 mm), ver ensayo ASTM D 4718 (“Método de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”).



Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.

3. APARATOS 

 

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

Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de ser cilíndricos hechos de materiales rígidos y con capacidad que se indican en Figuras 1 y 2. Las paredes del molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. El tipo “partido” deberá tener dos medias secciones circulares, o una sección de tubo dividido a lo largo de un elemento que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que reúna los requisitos de esta sección. El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico debe ser plana. Molde de 4 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 4,000 ± 0,016 pulg (101,6 ± 0,4 mm) de diámetro interior una altura de 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ±0,5 mm) y un volumen de 0,0333 ± 0,0005 pie3 (944 ± 14 cm3). Un molde con las características mínimas requeridas. Molde de 6 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 6,000 ± 0,026 pulg (152,4 ± 0,7 mm) de diámetro interior, una altura de: 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5mm) y un volumen de 0,075 ± 0,0009 pie3 (2 124 ± 25 cm3). Un molde con las características mínimas requeridas es mostrando en Fig.2. Pisón ó Martillo.- Un pisón operado manualmente ó mecánicamente. El pisón debe caer

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   

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libremente a una distancia de 18 ± 0,05 pulg (457,2 ± 1,6 mm) de la superficie de espécimen. Nota 5: Es práctica común y aceptable en el Sistema de libras-pulgadas asumir que la masa del pisón es igual a su masa determinada utilizado sea una balanza en kilogramos ó libras, y una libra-fuerza es igual a 1 libra-masa ó 0,4536 kg ó 1N es igual a 0,2248 libras-masa ó 0,1020 kg. Extractor de Muestras (opcional).- Puede ser una gata, estructura ú otro mecanismo adaptado con el propósito de extraer los especimenes compactados del molde. Balanza.- Una balanza de aproximación de 1 gramo. Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a través de la cámara de secado. Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3 mm). Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm), conforme a los requisitos de la especificaciones ASTM E11 (“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”). Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con incrementos de agua.

METODO A 4. Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm) 5. Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm). 6. Capas.- 5 7. Golpes por capa.- 25 8. Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm). 9. Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C. METODO B 10. Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro. 11. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). 12. Capas.- 5 13. Golpes por capa.- 25 14. Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). 15. Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C. METODO C 16. 17. 18. 19. 20.

Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). Capas.- 5 Golpes por Capa.- 56 Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). 21. El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B. Nota 4:Los resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es ensayado con el mismo esfuerzo de compactación en moldes de diferentes tamaños.

22. Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extradimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacer correcciones al Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D-4718. 23. Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco Máximo bien definido para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que drenan libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index Density and Unit Weight of Soil Using a Vibratory Table).

4.

DEFINICIONES

Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo de compactación total de aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un numero suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de la Curva de Compactación.

5.

IMPORTANCIA Y USO

El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos de cimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos de agua. Durante el diseño de los rellenos de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especimenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es practica común, primero determinar el optimo contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco (ymáx) mediante un ensayo de compactación. Los especimenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o seco del optimo (wo) ó al optimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (ymáx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (ymáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación. 6.

MUESTRAS

La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75mm), 3/8pulg (9,5mm) ó 3/4pulg (19.0mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés mediante el Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino (MTC E – 204). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información es desea

COMPACTACION DEL SUELO EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA ESTANDAR (PROCTOR ESTANDAR) Referencia ASTM D-698, J. E. Bowles ( Experimento Nº 9) , MTC E 116-2000

1.

OBJETIVO

Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 5,5 lbf (24,4 N) que cae de una altura de 12 pulgadas (305 mm), produciendo un Energía de compactación de 12 400 lb-pie/pie3 (600 kN-m/m3). Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19.0 mm). Nota 1: Para relaciones entre Pesos Unitarios y contenido de humedad de suelos con 30% ó menos en peso de material retenido en la malla 3/4" (19.0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19.0 mm), ver ensayo ASTM D 4718 (“Método de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material. APARATOS Molde de 4 pulgadas. Molde de 6 pulgadas Pisón ó Martillo.- caída libre de 12 ± 0,05 pulg (304.8 ± 1,3 mm) de la superficie de espécimen. La masa del pisón será 5,5 ± 0,02 lb-m (2,5 ± 0,01 kg Nota 3:Es práctica común y aceptable en el Sistema de libras-pulgadas asumir que la masa del pisón es igual a su masa determinada utilizado sea una balanza en kilogramos ó libras, y una libra-fuerza es igual a 1 libra-masa ó 0,4536 kg ó 1N es igual a 0,2248 libras-masa ó 0,1020 kg .

2.

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     

Extractor de Muestras (opcional).- Puede ser una gata, estructura ú otro mecanismo adaptado con el propósito de extraer los especimenes compactados del molde. Balanza con precisión de 0.1g. Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a través de la cámara de secado. Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3 mm). Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm)

 



Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con incrementos de agua. Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de ser cilíndricos hechos de materiales rígidos y con capacidad que se indican en 5.1.1 ó 5.1.2 y Figuras 1 y 2 . Las paredes del molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. El tipo “partido” deberá tener dos medias secciones circulares, o una sección de tubo dividido a lo largo de un elemento que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que reúna los requisitos de esta sección. El tipo “ahusado” debe tener un diámetro interno tipo tapa que sea uniforme y no mida más de 0.200 pulg/pie (16,7 mm/m) de la altura del molde. Cada molde tiene un plato base y un collar de extensión ensamblado, ambos de metal rígido y construidos de modo que puedan adherir de forma segura y fácil de desmoldar. El ensamblaje collar de extensión debe tener una altura que sobrepase la parte más alta del molde por lo menos 2,0 pulg (50,8mm) con una sección superior que sobrepasa para formar un tubo con una sección cilíndrica recta de por lo menos 0,75 pulg. (19,0mm), por debajo de ésta. El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico debe ser plana

METODO "A"    

Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm) Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm). Capas.- Tres 1.3.1.4.Golpes por capa.- 25 1.3.1.5.Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75 mm). Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.

METODO "B"      

Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). Capas.- Tres Golpes por capa.- 25 Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz Nº 4 (4,75mm) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C.

METODO "C"         

Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). Capas.- Tres Golpes por Capa.- 56 Uso.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los métodos A ó B. Nota 2:Los resultados tienden a variar ligeramente cuando el material es ensayado con el mismo esfuerzo de compactación en moldes de diferentes tamaños. Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extradimensionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacer correcciones al Peso Unitario y contenido de agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método

de ensayo ASTM D-4718. Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco máximo bien definido para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que drenan libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index Density and Unit Weight of Soil Using a Vibratory Table). Los valores de las unidades en pulgadas-libras son reconocidos como estándar. Los valores dados en unidades del S.I. son proporcionados sólo como información. En la profesión de Ingeniería es práctica común, usar indistintamente unidades que representan Masa y Fuerza, a menos que se realicen cálculos dinámicos (F= m x a). Esto implícitamente combina dos sistemas de diferentes Unidades, que son el Sistema Absoluto y el Sistema Gravimétrico. Científicamente, no se desea combinar el uso de dos sistemas diferentes en uno estándar. Este método de prueba se ha hecho usando unidades libra-pulgada (Sistema Gravimétrico) donde la libra (lbf) representa a la Unidad de Fuerza. El uso de libra- masa (lbm) es por conveniencia de unidades y no intentar establecer que su uso es científicamente correcto. Las conversiones son dadas en el Sistema Internacional (SI) de acuerdo al ensayo ASTM E-380 (“Practica para el uso de Unidades del Sistema Internacional SI”). El uso de balanzas que registran libra-masa (lbm) ó registran la densidad en lbm/pie3 no se debe considerar como si no concordase con esta norma. Esta norma no hace referencia a todos los riesgos relacionadas con este uso, si los hubiera. Es responsabilidad del usuario establecer la seguridad apropiada y prácticas o pruebas confiables y así determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su uso.

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3.

DEFINICIONES

Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 3 capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 5,5 lbf (24,4 N) desde una altura de caída de 12 pulgadas (305 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo de compactación total de aproximadamente de 12 400 pie-lbf/pie3 (600 kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el contenido de agua del suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de la Curva de Compactación. 4.

IMPORTANCIA Y USO

El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos de cimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos de agua. Durante el diseño de los relleno de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especimenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es practica común, primero determinar el optimo contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco (ymáx) mediante un ensayo de compactación. Los especimenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del

Peso Unitario Seco máximo (ymáx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (ymáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación. 5.

MUESTRAS

La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener una muestra húmeda de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75 mm), 3/8pulg (9,5 mm) ó 3/4pulg (190 mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés mediante el Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino. Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información es deseada. 6.

PREPARACIÓN DE APARATOS

Seleccionar el molde de compactación apropiado de acuerdo con el Método (A, B ó C) a ser usado. Determinar y anotar su masa con aproximación al gramo. Ensamblar el molde, base y collar de extensión. Chequear el alineamiento de la pared interior del molde y collar de extensión del molde. Ajustar si es necesario. Chequear que el ensamblado del pisón este en buenas condiciones de trabajo y que sus partes no estén flojas ó gastado. Realizar cualquier ajuste ó reparación necesario. Si los ajustes ó reparaciones son hechos, el martillo deberá volver a ser calibrado.

7.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO SUELOS:

No vuelva a usar el suelo que ha sido compactado previamente en Laboratorio. Utilice el método de preparación húmedo  Método de Preparación Húmeda (Preferido).- Sin secado previo de la muestra, pásela a través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado.  Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especimenes con contenidos de agua de modo que éstos tengan un contenido de agua lo más cercano al óptimo estimado. Un espécimen que tiene un contenido de humedad cercano al óptimo deberá ser preparado primero, por adiciones de agua y mezcla (ver Nota 6). Seleccionar los contenidos de agua para el resto de los especimenes de tal forma que resulten por lo menos dos especimenes húmedos y dos secos de acuerdo al contenido óptimo de agua, que varíen alrededor del 2%. Como mínimo es necesario dos contenidos de agua en el lado seco y húmedo del óptimo para definir exactamente la curva de compactación. Algunos suelos con muy alto óptimo contenido de agua ó una curva de compactación relativamente plana requieren grandes incrementos de contenido de agua para obtener una bien definida para obtener un peso Unitario Seco Máximo bien definido. Los incrementos de contenido de agua no deberán excederán de 4%.

Nota 4: Con la práctica es posible juzgar visualmente un punto cercano al óptimo contenido de agua. Generalmente, el suelo en un óptimo contenido de agua puede ser comprimido y quedar así cuando la presión manual cesa, pero se quebrará en dos secciones cuando es doblada. En contenidos de agua del lado seco del óptimo, los suelos tienden a desintegrarse; del lado húmedo del óptimo, se mantienen unidos en una masa

cohesiva pegajosa. El óptimo contenido de humedad frecuentemente es ligeramente menor que el límite plástico. Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado en cada espécimen que se compacta

empleando el Métodos A ó B; ó 13 lbm (5,9 kg) cuando se emplee el Método C. Para obtener los contenidos de agua del espécimen, añada o remueva las cantidades requeridas de agua de la siguiente manera: Añada poco a poco el agua al suelo durante la mezcla; para sacar el agua, deje que el suelo se seque en el aire a una temperatura de ambiente o en un aparato de secado de modo que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Mezclar el suelo continuamente durante el proceso de secado para mantener la distribución del agua en todas partes y luego colóquelo aparte en un contenedor con tapa y ubíquelo de acuerdo con la Tabla Nº1 antes de la compactación. Método de Preparación Seca.- Si la muestra está demasiado húmeda, reducir el contenido de agua por secado al aire hasta que el material sea friable. El secado puede ser al aire o por el uso de un aparato de secado tal que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Disgregar por completo los grumos de tal forma de evitar moler las partículas individuales. Pasar el material por el tamiz apropiado: Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm). Durante la preparación del material granular que pasa la malla 3/4pulg para la compactación en el molde de 6 pulgadas, disgregar o separar los agregados lo suficientemente para que pasen el tamiz 3/8 pulg de manera de facilitar la distribución de agua a través del suelo en el mezclado posterior. Preparar mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especimenes.  Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado para cada espécimen a ser compactado cuando se emplee el Método A , B ó 13 libras (5,9 kg) cuando se emplee el Método C. Añadir las cantidades requeridas de agua para que los contenidos de agua de los especímenes tengan los valores descritos anteriormente. Seguir la preparación del espécimen por el procedimiento especificado.  Compactación.- Después del curado si se requiere, cada espécimen se compactará de la siguiente manera:  Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base.  Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El molde se apoyará sobre un cimiento uniforme y rígido, como la proporcionada por un cilindro o cubo de concreto con una masa no menor de 200 lbm (91 kg). Asegurar el plato base a un cimiento rígido. El método de enlace ó unión al cimiento rígido debe permitir un desmolde fácil del molde ensamblado, el collar y el plato base después que se concluya la compactación.  Compactar el espécimen en tres capas. Después de la compactación, cada capa deberá tener aproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentro del molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme. Suavemente apisonar el suelo antes de la compactación hasta que este no esté en estado suelto o esponjoso, usando el pisón manual de compactación o un cilindro de 2 pulg (5 mm) de diámetro. Posteriormente a la compactación de cada uno de las dos primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredes del molde que no han sido compactados o extendido cerca de la superficie compactada será recortada. El suelo recortado puede ser incluido con el suelo adicional para la próxima capa. Un cuchillo ú otro aparato disponible puede ser usado. La cantidad total de suelo usado será tal que la quinta capa compactada se extenderá ligeramente dentro del collar, pero no excederá ¼ pulg (6 mm) de la parte superior del molde. Si la tercera capa se extiende en más de ¼ pulg (6 mm) de la parte superior del molde, el espécimen será descartado. El espécimen será descartado cuando el último golpe del pisón para la tercera capa resulta por debajo de la parte superior del molde de compactación.  Compactar cada capa con 25 golpes para el molde de 4 pulgadas (101,6 mm) ó 56 golpes para el molde de 6 pulgadas (152,4 mm).

Nota 5: Cuando los especimenes de compactación se humedecen más que el contenido de agua óptimo, pueden producirse superficies compactadas irregulares y se requerirá del juicio del operador para la altura promedio del espécimen.

Al operar el pisón manual del pisón, se debe tener cuidado de evitar la elevación de la guía mientras el pisón sube. Mantener la guía firmemente y dentro de 5_ de la vertical. Aplicar los golpes en una relación uniforme de aproximadamente 25 golpes/minuto y de tal manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie del espécimen.

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Después de la compactación de la última capa, remover el collar y plato base del molde. El cuchillo debe usarse para ajustar o arreglar el suelo adyacente al collar, soltando el suelo del collar y removiendo sin permitir el desgarro del suelo bajo la parte superior del molde. Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado, por medio de una regla recta a través de la parte superior e inferior del molde para formar una superficie plana en la parte superior e inferior del molde. Un corte inicial en el espécimen en la parte superior del molde con un cuchillo puede prevenir la caída del suelo por debajo de la parte superior del molde. Rellenar cualquier hoyo de la superficie, con suelo no usado o despejado del espécimen, presionar con los dedos y vuelva a raspar con la regla recta a través de la parte superior e inferior del molde. Repetir las operaciones mencionadas en la parte inferior del espécimen cuando se halla determinado el volumen del molde sin el plato base. Para suelos muy húmedos o muy secos, se perderá suelo o agua si el plato se remueve. Para estas situaciones, dejar el plato base fijo al molde. Cuando se deja unido el plato base. Determine y registre la masa del espécimen y molde con aproximación al gramo. Cuando se deja unido el plato base al molde, determine y anote la masa del espécimen, molde y plato de base con aproximación al gramo.

Remueva el material del molde. Obtener un espécimen para determinar el contenido de agua utilizando todo el espécimen (se refiere este método) o una porción representativa. Cuando se utiliza todo el espécimen, quiébrelo para facilitar el secado. De otra manera se puede obtener una porción cortando axialmente por el centro del espécimen compactado y removiendo 500gr del material de los lados cortados. Obtener el contenido de humedad. Después de la compactación del último espécimen, comparar los pesos unitarios húmedos para asegurar que el patrón deseado de obtención de datos en cada lado del óptimo contenido de humedad sea alcanzado en la curva de compactación para cada Peso Unitario Seco y Plotear el Peso Unitario Húmedo y contenido de agua de cada espécimen compactado puede ser una ayuda para realizar esta evaluación. Si el patrón deseado no es obtenido, serán necesarios compactar especimenes adicionales. Generalmente, un valor de contenido de agua mayor que el contenido de agua definido por el máximo Peso Unitario Húmedo es suficiente para asegurar los datos del lado más húmedo que el óptimo contenido de agua para el máximo Peso Unitario seco.

8.

CALCULOS

Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado Plotee los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (ver ejemplo, Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,1 lbf /pie3 (0,2 kN/m3) y contenido de agua aproximado a 0,1%. En base a la curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximo Peso Especifico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D 4718 (“Método de ensayo para la corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Esta corrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de laboratorio. Plotear la curva de saturación al 100%. (Ver ejemplo, Fig.3). Nota 6: La curva de saturación al 100% es una ayuda en el bosquejo de la curva de compactación. Para suelos que contienen más de 10% de finos a contenidos de agua que superan el óptimo, las dos curvas generalmente llegan a ser aproximadamente paralelas con el lado húmedo de la curva de compactación entre 92% á 95% de saturación. Teóricamente, la curva de compactación no puede trazarse a la derecha de la curva de 100% de saturación. Si esto ocurre, hay un error en la gravedad específica, en las mediciones, en los cálculos, en procedimientos de ensayo o en el ploteo. Nota 7: La curva de 100% de saturación se denomina algunas veces como curva de relación de vacíos cero o la curva de saturación completa.

Contenido de Agua, w. Peso Unitario Seco.- Calcular la densidad húmeda (Ec 1), la densidad seca (Ec 2) y luego el Peso Unitario Seco (Ec.3) como sigue:

Donde: qm = Densidad Húmeda del espécimen compactado (Mg/m3) Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (kg) Mmd = Masa del molde de compactación (kg) V = Volumen del molde de compactación (m3) (Ver Anexo A1)

qd = Densidad seca del espécimen compactado (Mg/m3) w = contenido de agua (%) yd = 62,43 qd en lbf/ft3 .................... (3) yd = 9,807 qd en kN/m3 . Donde: yd = peso unitario seco del espécimen compactado. En el cálculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de saturación o curva de relación de vacíos cero del peso unitario seco, seleccione los valores correspondientes de contenido de agua a la condición de 100% de saturación como sigue:

Wsat = Contenido de agua para una saturación completa (%). yw = Peso unitario del agua 62,43 lbf/ pie3 ó (9,807kN/m3). yd = Peso unitario seco del suelo. Gs = Gravedad específica del suelo. Nota 8.-La gravedad específica puede ser calculada para los especimenes de prueba en base de datos de ensayos de otras muestras de la misma clasificación de suelo y origen. De otro modo sería necesario el ensayo de Gravedad específica

9. TERMINOLOGIA Definiciones.- Ver Terminología ASTM D-653 para definiciones generales. Descripción de Términos Específicos a esta Norma: Esfuerzo Estándar.- Es el término aplicado para el esfuerzo de compactación de 12 400 lb-pie/pie3 (600 kN-m/m3 aplicado por el equipo y procedimientos de este ensayo). Peso Unitario Seco Máximo Estándar, ymáx (lbf/pie3 ó kN/m3), el máximo valor definido por la curva de compactación del ensayo usando el esfuerzo estándar. Optimo Contenido de Humedad Estándar, wo(%).- Es el contenido de agua al cual el suelo puede ser compactado al máximo Peso Unitario Seco usando el esfuerzo de Compactación Estándar.

Fracción de tamaño mayor (Fracción Gruesa), Pc(%).- Es la porción de la muestra total que no se utiliza en la ejecución del ensayo de compactación; esta puede ser la parte de la muestra total retenida en la malla Nº 4 (3,74 mm), 3/8pulg (9,5 mm) ó 3/4pulg (19,0 mm). Fracción Ensayada ó de Prueba (Fracción Fina), PF (%).- La parte de la muestra total usada en la ejecución de la prueba de compactación; esta puede ser la fracción pasante la malla Nº4 (4,75 mm) en el Método A, menor a la malla 3/8pulg (9,5 mm) en el Método B, ó menor que la malla 3/4pulg (19,0 mm) en el Método C.

W

ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO INSITU MEDIANTE EL METODO DEL CONO DE ARENA OBJETO

1.

2.

1.1

Este método de ensayo se usa para determinar , en el sitio, la densidad o la masa unitaria de los suelos con el equipo de cono de arena .

1.2

El método sirve para los sue los que no contiene cantidades apreciables de rocas o de material grueso de tamaño superior a 38mm (1½”) de diámetro.

1.3

También se puede utilizar este método para determinar, in situ , la densidad de suelos inalterados, siempre y cuando los vacíos naturales o los poros de suelo sean lo suficientemente pequeños para evitar que la arena que se usa para el ensayo penetre en los vacíos. El suelo u otros materiales que se ensayen deben tener suficiente cohesión o atracción de partículas, para mantener estables las paredes de un pequeño hueco y deben ser lo suficientemente firmes para soportar las pequeñas presiones que se ejercen al excavar el hueco y al colocar el aparato en el, de tal manera que no se causen deformaciones ni desprendimientos.

1.4

Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o muy plásticos, los cuales se deforman o se comprimen durante la excavación del hueco requerido para el ensayo. Es posible que este método de ensayo no sea adecuado para suelos formados por materiales granulares sueltos, que contengan cantidades apreciables de material grueso superior a 38mm (1½”) ni suelos granulares con altas relaciones de vacíos, los cuales no mantienen estables las paredes del hueco de ensayo.

1.5

Cuando los mater iales probados contiene cantidades apreciables de partículas mayores a 38mm (1½”), o cuando se requiera que el volumen de hueco sea superior a 2830 cm 3 (0.1 ft3), se usará el método de ensayo de la norma ASTM D4914 o la ASTM D5030.

1.6

Esta norma no considera los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su empleo.

RESUMEN DEL MÉTODO Se excava manualmente un hueco en el suelo que se va a ensayar y todo el material del hueco se guarda en un recipiente. Se llena el hueco con arena de densidad conocida, la cual debe fluir libremente, y se determina el volumen. Se calcula la densidad del suelo húmedo, in situ, dividiendo la masa del material húmedo removido por el volumen del hueco. Se determina el contenido de humedad del material extraído del hueco y se calcula su masa seca y la densidad seca del suelo en el campo, usando la masa húmeda del suelo, la humedad y el volumen del hueco.

PROCEDIMIENTO

3. 3.1

Se selecciona un sitio representativo del área de prueba y se determina la densidad del suelo in situ, de la siguiente manera:

3.1.1

Se inspecciona el aparato de cono para verificar que no tenga daños, que la válvula gire libremente y que el plato de base este bien apoyado. Se llena el aparato con la arena acondicionada para la cual se ha determinado la densidad y la constante del cono. Se determina la masa total.

3.1.2

Se prepara la superficie del sitio de ensayo para que forme un plano nivelado. Se puede usar la placa de base como herramienta para nivelar la superficie.

3.1.3

Se coloca la placa de base sobre la superficie plana, verificando que este en contacto con la superficie del suelo alrededor del orificio flanqueado central de la placa. Se marca el contorno de la placa para controlar el movimiento durante el ensayo y, si fuera necesario, se asegura la placa con puntillas enterradas en el perímetro de la placa, o por otro medio, pero sin perturbar el suelo que se va a ensayar.

3.1.4

C uando no se pueda nivelar el suelo, o cuando queden vacíos en la superficie, se debe hacer un ensayo preliminar para determinar el volumen limitado horizontalmente por el cono grande, la placa y la superficie del terreno. Se llena el espacio con arena del aparto, se determina la masa que se usa para llenar este espacio, se vuelve a llenar el aparato y se determina nuevamente la masa inicial del aparato y de la arena antes de continuar con el ensayo. Cuando se completen estas mediciones, se retira cuidadosamente la arena de la superficie preparad (véase Nota 8). Nota 8. – Se puede llevar al campo un segundo aparato calibrado, cuando se espera esta condición (en vez de volver a llenar y determinar la masa inicial por segunda vez). Se puede usar el procedimiento descrito en la Sección 6 .1.4 para cada ensayo, cuando sea deseable la mayor exactitud posible, sin embargo, usualmente no es necesario para la mayoría de los ensayos donde sea posible obtener una superficie relativamente plana.

3.1.5

El volumen del hueco de ensayo depende del tamaño máximo del las partículas del suelo que se ensaya. Los volúmenes del hueco de ensayo deben ser tan grandes como sea practico para reducir errores y no deberá ser inferior a los indicados en la Tabla 1. Se selecciona una profundidad del hueco de tal manera que permita una muestra representativa del suelo. Para control de construcción, la profundidad del hueco debe ser aproximada al espesor de una o mas capas compactadas. El procedimiento para calibrar la arena debe reflejar esta profundidad del hueco.

Tabla 1. Volúmenes mínimos del hueco de ensayo, de acuerdo con el tamaño máximo de las partículas del suelo a ensayar Tamaño máximo de partículas Alterno mm Tamiz No 4 4.75 ½” 12.7 1 25.4 1½” 38

Volúmenes mínimos del hueco de ensayo cm3 ft3 710 0.025 1415 0.05 2125 0.075 2830 0.1

3.1.6

Se excava el hueco de ensayo a través del orificio central de la placa de base, teniendo cuidado para no alterar o deformar el suelo alrededor del hueco. Los lados del hueco deberán tener un leve declive hacia dentro y el fondo deberá ser razonablemente plano o cóncavo. El hueco debe quedar tan libre como sea posible de oquedades, partículas sobresalientes y cortes agudos, puesto que pueden afectar la exactitud del ensayo. Se coloca todo el material excavado y cualquier material que se haya aflojado al excavar, en un recipiente hermético, marcado con el número de ensayo para identificación. Se debe tener cuidado. de no perder material. Se protege este material contra la pérdida de humedad hasta que se determine la masa y se obtenga una muestra para determinar humedad, de tamaño a corde con los mínimos indicado en la Tabla 2.

Tabla 2 . Cantidades mínimas de muestra para determinación de humedad Tamaño máximo de partículas Alterno mm Tamiz No 4 4.75 ½” 12.7 1 25.4 1½” 38

Mínima muestra para humedad, g 100 250 500 750

3.1.7 Se limpia la pestaña del orificio de la placa de base, se invierte el aparato de cono de arena y se coloca el embudo del cono de arena en el orificio flanqueado, en la misma posición marcada durante la calibración. Se eliminan o reducen al mínimo las vibraciones causadas por le personal o los equipos en el área de ensayo. Se abre la válvula y se deja que la arena llene el hueco, el embudo y la placa de base. Es necesario tener cuidado para evitar que el aparato se mueva o vibre cuando la arena esta fluyendo. Cuando la arena de ja de fluir, se cierra la válvula.

3.1.8 Se determina la masa del aparato con la arena restante, se registra y se calcula la masa de la arena utilizada. 3.1.9 Se determina y se registra la masa húmeda del material que se retiro del hueco de ensayo. Cuando sea necesario corregir por sobretamaños del material, se determina la masa del material retenido en un tamiz apropiado y se registra. Se debe tener cuidado de evitar que se pierda humedad. Cuando sea necesario, se hacen correcciones por sobre tamaño, de acuerdo con la norma INV E – 228.

3.1.10 Se mezcla completamente el material y se obtiene, una muestra representativa para determinar el contenido de humedad, Tabla 2, o se usa toda la muestra. 3.1.11 Se determina el contenido de humedad de acuerdo con las normas INV E – 122, INV E – 135 e INV E – 150 y se correlaciona con la norma INV E – 122 cuando otros métodos de ensayo lo requieran. 3.1.12 Las muestras para contenido de humedad deben ser suficientemente grandes y seleccionadas de tal manera que representen todo el material extraído del hueco de ensayo.

CONTENIDO DE HUMEDAD EN SUELOS METODO DEL CARBURO DE CALCIO DETERMINACION DE MATERIALES MAS FINO QUE EL TAMIZ 75֑֬μM (N° 200) 1.

OBJETO

1.1 Este método de ensayo se emplea para determinar la humedad de suelos mediante un probador de humedad de gas a presión con carburo de calcio. 1.2 Este método no deberá emplearse en materiales granulares que tengan partículas tan grandes que afecten la precisión del ensayo; en general, cualquier cantidad apreciable retenida en el tamiz de 4.75 mm (No.4) es perjudicial. El probador super 200 D es adecuado para ser usado en el ensayo de los agregados.

2.

EQUIPO 2.1 Probador o cápsula de carburo de calcio de gas a presión. 2.2 Balanza, con capacidad de 2 kg y sensibilidad de 0.1 g. 2.3 Dos esferas de acero de 31.75 mm (1¼"), de diámetro. 2.4 Cepillo y trapo para limpieza. 2.5 Cuchara para medir el reactivo de carburo de calcio.

3.

MATERIALES 3.1 Reactivo de Carburo de Calcio.- El carburo de calcio deberá estar finamente pulverizado y deberá ser de un grado tal que pueda producir gas acetileno de por lo menos 0.14 m 3/Kg (2.25 pie3/lb) de carburo. 3.2 La vida de almacenamiento de este reactivo es limitada, de suerte que deberá emplearse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

PROCEDIMIENTO

4.

4.1 Cuando se emplee el probador de 26 g, colóquense tres cucharadas (aproximadamente 24 g) de carburo de calcio, en el cuerpo del probador de humedad. Cuando se utilice el probador super 200 D para agregados, colóquense 6 cucharadas (aproximadamente 48 g) de carburo de calcio, en el cuerpo del probador de humedad. Debe tenerse extremo cuidado para evitar que el carburo de calcio se ponga en contacto directo con agua.

4.2 Pésese una muestra del peso exacto especificado por el fabricante del instrumento en la balanza proporcionada, y colóquese la muestra en la tapa del probador. Cuando se utilice el probador de 26 g, colóquense dos esferas de acero de 31.75 mm (1¼") de diámetro, en el cuerpo del probador con el carburo de calcio. Si la humedad de la muestra excede el límite del manómetro de presión, (12% humedad para el probador de agregados o 20% para el de suelos), deberá emplearse una muestra de la mitad de tamaño y la lectura del dial deberá multiplicarse por 2. Este método proporcional no es aplicable directamente al porcentaje en peso de la balanza, en el probador super 200 D.

4.3 Con el vaso de presión en una posición aproximadamente horizontal, insértese la tapa en el vaso de presión y séllese la unidad, apretando la abrazadera, teniendo cuidado de que el carburo no se ponga en contacto con el suelo hasta cuando se haya logrado un sello completo.

4.4 Levántese el probador hasta una posición vertical de tal manera que el suelo en la tapa caiga dentro del vaso de presión.

4.5 Agítese vigorosamente el aparato de manera que todos los terrones se rompan hasta permitir que el carburo de calcio reaccione con toda la humedad libre que se halle disponible. Cuando se están empleando las bolas de acero en el probador y cuando se use el probador de tamaño mayor para agregados, deberá agitarse el instrumento con un movimiento de rotación de tal manera que, las bolas de acero o el agregado no dañen el instrumento, ni hagan que las partículas del suelo queden embebidas en el orificio que conduce al diafragma de presión.

-

La agitación deberá continuarse por lo menos durante 1 minuto con suelos granulares, y hasta por 3 minutos con los restantes suelos, de manera que se logre la reacción completa entre el carburo de calcio y la humedad libre. Deberá dejarse tiempo para permitir la disipación del calor generado por la reacción química.

4.6 Cuando deje de moverse la aguja, léase el dial manteniendo el instrumento en una posición horizontal a la altura del ojo. 4.7

Analícese el peso de la muestra y la lectura del dial.

4.8

Con la tapa del instrumento apuntando en dirección opuesta al operador (para evitar la aspiración de vapores), elimínese lentamente la presión del gas. Vacíese el vaso de presión y examínese el material en cuanto a terrones. Si la muestra no está completamente pulverizada, el ensayo deberá repetirse empleando una nueva muestra. Límpiese perfectamente la tapa de carburo y suelo, antes de verificar otro ensayo.

4.9

La lectura del dial, es el porcentaje de humedad con respecto al peso húmedo y deberá convertirse a peso seco. Con el probador super 200 D, la lectura del dial es el porcentaje de humedad con respecto al peso seco, y no se requiere ningún cálculo adicional.

5.

CALCULOS 5.1 El porcentaje de humedad con respecto al peso seco del suelo debe determinarse a partir de la curva de conversión (Véase Figura No.1).

-

Normalmente es suministrada una curva similar a la de la Figura No.1., con el probador de humedad. Sin embargo para cada probador, deberá verificarse la precisión de su manómetro o la de la curva de conversión. La precisión del manómetro del probador deberá verificarse empleando un juego de calibración provisto de manómetro normal (el cual puede obtenerse del fabricante del aparato). En caso de discrepancia, el manómetro del probador deberá ajustarse de acuerdo con el manómetro normal. Para comprobar la exactitud de la curva de conversión, deberá efectuarse una calibración de las lecturas del medidor empleando suelos preparados localmente, con contenidos de humedad conocidos. Asimismo, pueden ser necesarios ensayos adicionales para extender la curva de conversión para porcentajes de humedad superiores al 44%. (Véase Figura No.1).

-

Puede ser más conveniente para el empleo del aparato en el terreno, preparar una tabla de lectura del probador de humedad contra contenidos de humedad al horno para el probador.

5.2 Determínese el porcentaje de humedad con aproximación al porcentaje entero más próximo.

CONCLUSIONES



En esta monografía están las ASTM más importantes para hacer un análisis de suelo, para poder construir un simiento en un dicho terreno ya que debemos estar prerparados para evaluar la forma, textura y compocicion química del suelo para poder enterder su comportamiento y tratarlo.



Para cualquiera construcción ya sea pequeña o grande, siempre es necesario hacer un estudio del suelo



La elevada concetracion del pH o acidez del suelo es uno de los consecuencias de la lluvia acida, la cual puede interrumpir o malograr cultivos, pistas y puentes; es por eso que el técnico en laboratorio de suelos tiene que estar evaluando y buscar el mejor tratamiento para poder construir un simiento.

BIBLIOGRAFIA



ALVA HURTADO, JORGE/ Mapa de licuación de suelos en el Perú/ V Congreso Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones/ Lima, septiembre 1983.



ARNOLD, CHRISTOPHER & REITHERMAN, ROBERT/ Manual de configuración y diseño sísmico de edificios Vol.1 y 2/ Edit. Limusa / 1era. Edición / México, 1993



ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS REALIZADOS PARA CLÍNICA SAN MIGUEL/ Laboratorio de Suelos, Ensayos y Materiales de Universidad de Piura/ Marzo 1987.