densidad de campo

En obra durante el trabajo de compactación de suelos, es necesario determinar el grado de compactación alcanzado con la máquina, para ello se debe obtener el peso unitario del suelo seco y el contenido de agua del relleno compactado o de los materiales colocados como base y sub-base en una carretera, a fin de comparar estos resultados con el peso unitario máximo del suelo seco y el contenido óptimo de agua obtenidos previamente en el laboratorio por uno de los métodos de compactación y de esta manera saber si se está cumpliendo con las especificaciones.  Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente correspondiente a la prueba de laboratorio. Este método es para conocer el grado de compactación, es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a  partir del material extraído de una muestra, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactado. El método del cono de arena fue utilizado primeramente por el cuerpo de ingenieros de USA. Y acogido por las normas A.S.T.M. y  A.A.S.T.H.O. Un suelo natural o compactado requiere la determinación de la densidad in situ. En la mayoría de los proyectos, esta verificación se logra con el cono de arena o por el densímetro nuclear. Mecánica de Suelos 1

es una ciencia ciencia empírica, empírica, basada basada en la experimentación, experimentación, la cual cual nos facilita facilita ensayos y procedimientos para poder determinar las diferentes propiedades  físicas y mecánicas mecánicas de un suelo.

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El ensayo permite obtener la densidad “IN SITU” de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos.

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 Aprender el método del cono de arena en el trabajo de campo Relación de resultados con el ensayo de compactación

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El conocimiento de las partículas del suelo o densidad real junto con la densidad aparente permite calcular la porosidad total del suelo; también  permite evaluar la concentración de los sólidos en suspensión, y determinar  la velocidad de sedimentación, en la predicción de perdida del suelo, en análisis mecánicos, en erosión y conservación del suelo. El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en  faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad. El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la

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densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico.

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 . El método sirve para los suelos que no contiene cantidades apreciables de rocas o de material grueso de tamaño superior a 38mm de diámetro.

Cuando los materiales probados contiene cantidades apreciables de  partículas mayores a 38mm (1½”), o cuando se requiera que el volumen de hueco sea superior a 2830 cm3 (0.1 ft3).

El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2”) de

diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de  frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro. La válvula deberá tener topes para evitar su rotación cuando este en posición

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completamente abierta o completamente cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exigencias indicadas. Placa base para su uso esto puede hacer mas difícil la nivelación pero  permite en el ensayo abrir agujeros de diámetro mayores y puede reducir la  perdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como  también ofrecer una base mas constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo.

La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener   partículas que queden retenidas en el tamiz de 2mm (N°10). Debe ser  uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para  favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (menor

que

250

m,

N°60),

para

prevenir  6

segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica.  Al seleccionar una arena para ser usada, deberá hacerse, como mínimo, cinco determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y para que la arena sea aceptable, no deberá existir entre cada uno de los resultados individuales y el promedio una variación mayor que el 1% del promedio.  Antes de usar una arena deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición de “seca al aire”, en la zona en que va a ser usada.

Una balanza de capacidad de 10Kg. Y sensibilidad de 2g. y otra de capacidad de 200g. y sensibilidad de 0.1g.

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Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin de determinar su contenido de humedad.

Pequeña pica, cinceles y cucharas para excavar el agujero de ensayo, cazuela para freír de 224mm. (10”) o cualquier otro recipiente adecuado  para secar muestras; canastillas con tapas, canecas con tapas, sacos de lona u otros recipientes adecuados para que contengan las muestras de peso unitario y humedad o para el peso unitario de la arena respectivamente,  termómetro, pequeña brocha de pintura, cuaderno y cartera, etc.

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Este método de ensayo se usa para determinar la densidad de los suelos compactados, utilizados para construir terraplenes, rellenos viales y rellenos estructurales. Se usa con frecuencia, como base para la aceptación de suelos compactados a una densidad especificada o un porcentaje de densidad máxima determinada por los métodos de ensayo de las normas INV E–141o INV E –142.

Frasco y cono de medición  Arena estándar (que pasa el tamiz No. 20 y es retenida en el tamiz No.30).  Balanza de precisión, aproximación de 0.1 g.  Balanza de precisión, aproximación de 0.01 g. Herramientas para excavar agujeros pequeños en el suelo compactado martillo y cincel metálico, cuchara y espátula, nivel de burbuja.

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Fundas de plástico para guardar el suelo recuperado del agujero, tarjetas de identificación.  Brocha.

Se coloca el molde sobre una superficie plana, firme y horizontal, montando en el la placa base y el aparato de densidad, procurando quela operación sea similar a la que se desarrollará en terreno. Luego se abre la válvula y se deja escurrir la arena hasta llenar el molde, se cierra la válvula, se retiran el aparato de densidad y la placa base y se procede a enrasar cuidadosamente el molde, sin producir vibración, registrando el peso del molde más la arena que contiene. Esta operación se repetirá hasta obtener, a lo menos, tres pesadas que no difieran entre sí más de un 1%. Promediando los valores, se obtiene el peso del molde con arena (W2) y se determina la densidad aparente suelta de la arena. Determinación del peso de arena necesario para llenar el cono y el espacio de la placa base. Se llena el aparato de densidad con arena registrando el  peso del conjunto (W3).

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Luego se coloca la placa base sobre una superficie plana, firme yhorizont al, montando en ella el aparato de densidad. Se abre la válvula y se espera hasta notar que la arena ha parado de fluir, momento en el cual se cierra la válvula. Finalmente se registra el peso del aparato de densidad más la arena remanente (W4). Esta operación se repetirá para obtener un segundo valor  que se promediará con el anterior y por diferencia de pesos se obtendrá la masa de arena que llena el cono y el espacio de la placa base (W5). Determinación del volumen del agujero. Se Nivela la superficie a ensayar. Se coloca la placa base y se procede a excavar un agujero dentro de la abertura de ésta de aprox. 10 cm. de altura

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El volumen de suelo más o menos a remover, la cual esta en función del  tamaño máximo de las partículas del suelo. Este material extraído será depositado dentro de un recipiente hermético. Luego se pesa el aparato de densidad con el total de arena (W8), el que es puesto enseguida sobre la abertura de la placa base y se abre la válvula dejando escurrir la arena hasta que se detenga, momento en el cual se cierra la válvula y se determina el peso del aparato de densidad más la arena remanente (W9). Finalmente, se recupera la arena de ensayo desde dentro del agujero y se deja en un envase aparte, de modo de reacondicionarla para poder volver a utilizarla en otra toma de densidad.

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Determinación de la masa seca de material extraído. El material removido se deposita en un recipiente hermético al que previamente se le determinó su peso (W6). El conjunto se pesa para obtener el peso del material más el recipiente (W7) Luego, dentro del recipiente se mezcla el material y se obtiene una muestra representativa (W10) para determinar mediante secado a estufa en  terreno, el peso de la muestra seca (W11) y por ende su humedad (w) Finalmente, se extrae otra muestra representativa la que se deposita dentro de un envase sellado para obtener la humedad en laboratorio, laque se compara con la de terreno.

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G enera lmen te es de s e ab le contar con una aren a uniforme o d e un s olo ta ma ño p ar a ev i tar prob l e m as d e s egr eg ac ión , d e m od o qu e con la s cond i c i one s d e v a c i a d o p u e d a l o g r a r s e l a m i s m a d e ns i d a d , d e l s u e l o q u e s e en s a y a . E n e l m o m e n t o d e e n s a y o e n t e r r e n o , s e d e b e e v i t a r c u a l q u i e r t i p o d e v i b r  a c i ó n e n e l á r e a c i r c u nd a n t e , y a q u e e s t o p u e d e p r o v o c a r i n t r o d u ci r u n e x c e s o d e a r e na e n e l a g u j e r o . E n su elos en qu e pr edo m in an l as p ar t í c ul as gr u esas es r e co me nd ab l e d e  t e r m i n a r l a h u m e d ad s o b r e e l t o t a l d e l m a t e r i a l e x t r a í d o .

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 Bertram, George. “Ensayo de Suelo”  Bowles, Joseph. “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingenieros Civil”  Arteaga, Humberto. “Instructivo para Ensayo de Suelos”

[Documento en línea] Disponible: http://es.scribd.com/doc/59498696/DENSIDAD-DE-CAMPO [Consulta: 2012 Febrero 27] Del Castillo, Rico. “La Ingeniería de Suelos”. LIMUSA

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