Densidad in Situ

 

Densidad

En el suelo, como en cualquier otro cuerpo físico, la densidad se define como la masa por unidad de volumen. Ahora bien, dado su carácter poroso, conviene distinguir  entre la densidad de sus componentes sólidos y la del conjunto del suelo, incluyendo los huecos, por ello nos referiremos a dos tipos de densidad.

DENSIDAD IN SITU El poder conocer la densidad que posee un suelo en terreno o en su estado natural, ha sido un gran reto para los invesgadores de mecánica de suelos y cienfcos del área en general. Se realiza esta determinación para comprobar el grado de compactación en rellenos compactados arfcialmente . Es muy úl en el caso de suelos sin cohesión (gravas y arenas), los cuales, por lo general no permiten obtener muestras inalteradas, y por medio de la densidad in situ se puede reproducir el suelo natural en la densidad natural a parr de una muestra alterada.  Existen dierentes procedimientos, entre ellos el densímetro de Washington y el método del cono c ono de arena (Nch 1516), los cuales consisten en realizar un orifcio en el e l suelo, determinar el peso seco del material y el volumen que dicho material ocupaba. Entre otros métodos tradicionales se encuentran: el Método del Balón de goma, el de los Bloques, el de Sumergir en Parafna y otros mas en donde todos coinciden en la orma de obtener del suelo natural su peso seco, sec o, pero diferen en la determinación de su volumen.

2 DENSIDAD RELATIVA La densidad relava es una propiedad índice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que conenen casi exclusivamente parculas mayores a 0.074 mm (malla #200).

 La densidad relava es una manera de indicar el grado de compacidad (compactación) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado natural como para rellenos re llenos compactados arfcialmente.  El uso de la densidad relava es importante en mecánica de suelos debido a la correlación directa que ella ene con otros parámetros como por ejemplo: e jemplo: el ensayo Proctor, el ensayo C.B.R. y oros relacionados con la capacidad de soporte de un suelo. Conceptualmente la densidad relava indica el estado de compacidad de cualquier po de suelo. La densidad relava se obene de la determinación de otros parámetros como lo son: Densidad Mínima, Densidad Máxima y la Densidad en Sio, de estos, los dos primeros se realizan en laboratorio y el ulmo se debe realizar en terreno. El ensaye es aplicable a suelos que contengan hasta un 12% de parculas fnas y un tamaño máximo nominal de 80 mm.

 

Tabla de densidades

Suelo Arenoso Suelo Arcilloso

1.20 a 1.80 gr/cm3 1.00 a 1.60 gr/cm3

Según Archer y Smith (1972)

1.

Suelo d de e tte extura a arrena ffiina Suelo franco arenoso Suelo franco limoso

1.75 g grr/cm3 1.50 gr/cm3 1.40 gr/cm3

Suelo franco arcilloso

1.20 r/cm3

Método del Cono Co no de arena

La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conoc con ocid ido o co como mo grado grado de co comp mpac acta taci ción ón,, el cu cual al re repr pres esen enta ta un ci cier erto to po porc rcen enta taje je.. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este método de 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 cala, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactada.

-

AASHTO T181-62

-

ASTM D1552-64

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 

Balanza.



Cilindro.



Martillo, pico, pala.

 



Placas de madera, sacos Plásticos.



Bandeja de Aluminio.



Vernier.



Horno.



Taras, espátula.



Aparato cono de arena.

PROCEDIMIENTO

Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa el cilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las mariposas del cilindro evitando que se mueva, se abre la válvula y se llena el molde con arena hasta que ésta se derram derrame; e; se cierra cierra la válvula válvula una vez que ha cesado el movimiento movimiento al interior del frasco y se enraza el cilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer   presión, se limpia la base con la brocha y se pesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena arena qu quee divi dividi dida da en entr tree el volum volumen en de dell ci cili lindr ndro o nos pr propo oporc rcio iona nará rá el pe peso so volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 veces dependiendo las variaciones en el  peso de la arena. Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: se pesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), se cierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono, cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa el equipo con la arena sobrante. El siguiente paso es la obtención del peso volumétrico de campo, para ello se pesa el equipo con arena y la cápsula. En el campo, en el lugar en que se realizará la prueba se debe nivelar, colocar la placa y trazar el diámetro de ésta, se extrae el material procurando evitarr pérdidas hasta una profundidad evita profundidad de 8 a 10 cm. El material material extraído deberá colocarse colocarse en una bolsa de plástico para evitar que pierda agua. Después se coloca el cono sobre la  base, se cierra la válvula y cuando esté listo se abre la válvula para que fluya la arena

 

dentro de la cala y el cono, cuando se llenen ambos elementos, se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante. Se pesa el material extraído de la cala y de ahí mismo se obtiene una muestra representativa que será pesada para obtener el contenido de humedad, con estos datos se obtiene el peso específico seco máximo de campo y dividiéndolo entre el  peso volumétrico seco máximo de laboratorio nos indica el grado de compactación de campo. Por medio de ella podemos conocer el grado de compactación de una capa en campo, es muy sencilla, no necesita mucho tiempo (con excepción de esperar a que se seque la muestra extraída de la cala), además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad. Volumen del Hoyo:

 Sacamos el peso inicial de la arena obtenida en el tarado del frasco.  Peso residual de la arena, que se obtiene de la resta de la arena restante y el peso del

frasco.  Luego obtenemos el peso de la arena usada que es producto de la resta de la arena

inicial y la arena residual.  Calculamos el peso de la masa extraída obteniéndola del peso de la muestra extraída

menos el peso de la bolsa que la contiene.  Me Medi dian ante te fórm fórmul ulas as ca calc lcul ulam amos os el volum volumen en del ho hoyo yo que consi consist stee en la re rest staa

volumen usado y el volumen del cono. El volumen usado se calcula previamente ya que obtenemos la densidad de la arena y el peso de la arena usada.  Determinamos la densidad húmeda  Determinar el contenido de humedad y densidad seca. }

RESULTADO

 

De la operación operación de tarado, tarado, obtener obtener el el peso peso de la arena arena y el el agua agua que corres corresponde ponde al

volumen del recipiente, de estos datos calcular la densidad de la arena dividiendo el  primero por el segundo.

 

 

La den densidad sidad “IN SITU” SITU” se se obtiene obtiene dividien dividiendo do el peso de la tierra tierra extraída extraída seca, por el

volumen del hoyo. Este se calcula a partir de la densidad de la arena y del peso de la que cabe en el hoyo.  

Cuando el suelo contenido partículas partículas de tamaño superior superior a ¾, al calcular calcular la densidad “IN

SITU” se resta el peso y el volumen del material total extraído. El peso de estas partículas se ha obtenido directamente y su volumen se calcula a partir de este y su peso específico también. 2. Método Método del Cilind Cilindro ro. OBJETIVO

Obtener una muestra inalterada del suelo haciendo uso de un pequeño cilindro de volumen conocido.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS 

Cilindro Metálico (hueco)



Vernier 



Martillo



Espátula



Horno eléctrico



Recipientes de humedad o taras



Dos balanzas, con apreciación de 1 gr 



Placas de área mayor al cilindro metálico.

PROCEDIMIENTO

1. Del cilind cilindro ro empleado empleado en campo se toman toman dos muestras muestras,, una de la parte superi superior, or, otra de la parte inferior.

 

2. Las Las do doss mues muestr tras as se co colo loca can n en ca caps psul ulas as se sepa para rada das, s, la lass cu cual ales es de debe ben n es esta tar  r   previamente pesadas. 3. Se colocan colocan las muestr muestras as en el horno para para su secado, secado, con el que posterio posteriorme rmente nte se determinara su humedad. 4. Se determin determinaa la humedad humedad promedio promedio con las dos muestras muestras secadas secadas previam previamente. ente. 5. Empl mpleand eando o el ver vernier nier se det deter ermi mina na el di diám ámet etrro del del ci cili lind ndro ro y su al alttur uraa respectivamente. 6. Se determi determina na el volume volumen n del cilindro cilindro una vez obtenid obtenidas as sus dimens dimension iones es con el vernier. 7. Real Realiz izar ar los los cá cálc lcul ulos os de la lass densi densida dades des seca y hú húme meda da empl emplea eando ndo las fo form rmul ulas as correspondientes.

3. Méto Método do del de l Aceite Acei te

Es aplicable aplicable a suelos finos que sean impermeables impermeables al aceite. Este método consis consiste, te, esencialmente, en la medición del volumen del suelo excavado mediante el vertido de aceite de elevada viscosidad en el hoyo de donde se extrajo el material.

 

Este método constituye constituye una alternativa alternativa al método método de sustitució sustitución n con arena, con la

restricción de no ser apto para suelos blandos que se deformen bajo la presión hidrostática generada por el ensayo, o que las paredes del hoyo no puedan permanecer estables, o que el suelo esté constituido por partículas gruesas (arenas gruesas, gravas, etc.) que originen  pérdida del fluido.

OBJETIVO

 

Obtener Obtener el peso peso en en seco seco de una muestr muestraa de de suel suelo o y el volume volumen n que que ocupaba ocupaba en el

terreno. En el presente método, dicho volumen se determina midiendo el volumen del aceite que ocupa el hoyo.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

 



Cilindro Graduado de 1000 ml.



Aceite quemado



1 placa de base de 4 pulgadas de diámetro.



1 espátula pequeña y cuchara.



1 regla de 30 cm.



Recipientes de humedad o taras



Dos balanzas, con apreciación de 1 gr.



Envase (lata) para colocar el suelo removido del hueco.



Horno eléctrico.

PROCEDIMIENTO

1. En un cilind cilindro ro graduad graduado o vertem vertemos os cierta cierta cantidad cantidad de aceite aceite y leemos leemos el volume volumen n

ocupado por el aceite (lectura inicial). 2. Se nivela la superficie del suelo y colocamos la placa de 4 pulgadas de diámetro 3. Cavamos un hoyo de 5 cm a 8 cm de profundidad aproximadamente, recogiendo el

suelo que se vaya extrayendo, e introduciéndolo dentro de un envase herméticamente cerrado para posteriormente determinar su peso.

4. Se vierte el aceite dentro del hoyo hasta que quede a nivel con la superficie del suelo. 5. Se lee el volumen de aceite que quedo dentro de la cilindro y por diferencia se

determina el volumen de aceite en el hoyo. 6. Con el peso de la muestra determinado y haciendo uso de la fórmula de densidad se

determina la densidad “in situ”. RESULTADO

 

 

Dividiendo Dividiendo el peso de la tierra tierra seca extraída extraída del del hoyo, por el volumen volumen del del hoyo, hoyo, se

obtendrá la densidad. El volumen del hoyo se obtiene por diferencia entre el volumen de aceite en la probeta antes y después de llenar el hoyo.

4. Método Método de la la Paraf Parafina ina.

 

Es Este te exper experim iment ento o per permi mite te de dete term rmin inar ar el peso peso uni unita tari rio o de de suel suelos os cohes cohesiv ivos os.. El El

 procedimiento se basa en el principio de Arquímedes, el cual permite determinar el volumen de una muestra a través del volumen de agua que desplaza. Conocido el volumen y el peso de la muestra, se podrá determinar el peso unitario de la muestra. Para proteger la muestra se utiliza cera en este procedimiento. El volumen de la cera utilizada se descontara del volumen total.

 

Se aplica aplica cuando se tiene una muestra muestra inalterada inalterada de un un suelo. suelo. Consiste Consiste en revestir revestir la

muestra con parafina y obtener su volumen introduciéndola dentro de un cilindro graduado. OBJETIVO

 

Permite determinar el peso unitario de suelos cohesivos.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS



Espátula y cuchillo



Balanza con apreciación de 1 gr 



Cilindro graduado de capacidad 1000 ml



Parafina



Hilo



Muestra de suelo.

PROCEDIMIENTO

 

1. Se extrae una pequeña muestra inalterada de suelo húmeda y se pesa. 2. Se cubre la muestra con parafina y se pesa. 3. Se vierte en un cilindro graduado cierta cantidad de agua (lectura inicial) 4. Se introduce la muestra de suelo cubierta con parafina en el cilindro y se lee el nuevo

volumen (lectura final) 5. Se resta lectura final – lectura inicial y se obtiene el volumen de la muestra con parafina 6. Se determina el volumen de la parafina, previamente conocida la cantidad de parafina

usada para cubrir la muestra 7. Restar al volumen de la parafina con muestra el volumen de la parafina y se obtiene el

volumen de la muestra. RESULTADO

 

Se obtiene el volumen y el peso de la muestra, muestra, y por lo tanto se determina el peso

unitario de la muestra. Se utiliza cera para proteger la muestra, y así el volumen de la cera utilizada se descontara del volumen total. Esto se aplica solo cuando se tiene una muestra inalterada de un suelo. BIBLIOGRAFIA  

Internet: www.fao.org/ag/ags/AGSE/agse_s/7mo/iita/C7.htm. www.fao.org/ag/ags/AGSE/agse_s/7mo/iita/C7.htm.

www.fpolar.org.ve/pogglioli/poggio49.htm.. www.fpolar.org.ve/pogglioli/poggio49.htm 

BOWLES, Joseph E.

MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS EN ING. CIVIL Editorial Mc Graw-Hill, S.A.; Bogotá, Colombia, 1981. Pág. 59 al 63. 

OVIEDO C., Gustavo

MANUAL DIDACTICO: ENSAYOS DE MECANICA DE SUELOS La Universidad del Zulia (LUZ); Maracaibo, Venezuela, 1987. Pág. 38 al 45.

 



BADILLO, Juárez – RODRIGUEZ, Rico

MECANICA DE SUELOS, Tomo I Editorial Limusa, S.A. de CV; México D.F., México, 2003. Pág. 65 al 71.

 

Universidad de Oriente Núcleo Bolívar  Escuela de Ciencias de la tierra Departamento de ingeniería geológica

 

Densidad In Situ

Proesor:

Bachiller:

Javier Ramos

Jose Arévalo

 

21.264.428

Ciudad Bolivar mayo del 2014