Ensayo de Materiales Laboratorio I

 

  MECANICA DE SUELOS PARA ENSAYO DE MATERIALES EN LABORATORIO Ing. Dalmer Reyes Morales

 

INDICE   EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP)..................................................4 INFORME Y MEMORIA DE CALCULOS.............................................................5 INTRODUC INTR ODUCCIÓN. CIÓN........... .................... .................... ................... ................... .................... .................... ..................................... ........................... 6 CODIFICACION...................................................................................................7 UNIDADES DE MEDIDA......................................................................................8 GLOSARIO DE TERMINOS.................................................................................9 1. FUN FUNDAM DAMENT ENTOS. OS..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. .............. .............. ..........12 ...12 1.1. DEFI DEFINICIÓ NICIÓN N DE LA MEC MECÁNIC ÁNICA A DE SUEL SUELOS...... OS................ .................... ........................12 ..............12 1.2.. PR 1.2 PRUEB UEBAS AS DE LAB LABORA ORATOR TORIO.. IO...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ..........12 ...12 1.3. CL 1.3. CLASI ASIFIC FICACI ACION ON DE LOS SU SUELO ELOS... S....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............13 .....13 1.3.1. 1.3 .1. AS ASPEC PECTOS TOS IM IMPOR PORTAN TANTES TES E EN N MUE MUESTR STRAS AS DE A ANÁ NÁLIS LISIS. IS..... ........ .........1 .....13 3 1.4.. RE 1.4 RELAC LACION IONES ES VOL VOLUMÉ UMÉTR TRICA ICAS S DE LOS SUE SUELOS LOS.... ........... .............. ............. .............1 .......14 4 2. EN ENSA SAYO YOS S EN LA LABO BORA RATO TORI RIO.. O..... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ....... .......1 ....177 1. MUE MUESTRE STREO O DE UN SUEL SUELO........ O.................. .................... .................... .................... ................... ................... .....................18 ...........18 2. MU MUES ESTRE TREO O DE SU SUEL ELOS OS INA INALTE LTERAD RADOS. OS..... ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ .............. .............. ...........25 ....25 3. OBTENCION EN LABORATORIO DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS (CUARTE (CU ARTEO)....... O)................. .................... .................... ................... ................... .................... .................... .................... .................................. ........................ 35 4. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL (METODO SE SEC CADO AL HORNO).. HOR NO)............ .................... .................... .................... .................... ................... ................... .................... ............................................ .................................. 40 5. CO CONT NTEN ENID IDO O DE HU HUME MEDA DAD D EN SU SUEL ELOS OS MET METOD ODO O DE DEL L CA CARB RBUR URO O DE CA CALC LCIO IO METODO RAPIDO (SPEEDY)..................................................................................44 6. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE PE PES SO UNITARIO (METODO DE LA PA PAR RAFINA) 48 7. PROC OCE EDIM IMIE IEN NTO ENSAY AYO OD DE EL LÍÍMI MITE TE LÍQ ÍQU UIDO IDO Y L LIIMI MITE TE PLÁST STIC ICO. O. .63 .63 8. DETERMINA INACION ION DE L LO OS FA FAC CTORES DE C CO ONTRACCION DE L LO OS SU SUE ELOS 75 9. PR PREPA EPARAC RACION ION EN SEC SECO O DE MUES MUESTR TRAS AS PAR PARA A EL ANAL ANALISI ISIS S GRAN GRANUL ULOME OMETR TRICO ICO Y DETERMINACION DE LAS CONSTANTES DEL SUELO........................................81 10 10.. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO O EN ENSA SAYO YO DE AN ANÁL ÁLIS ISIS IS GR GRAN ANUL ULOM OMÉT ÉTRI RICO CO.. ..... ...... ...... .....8 ..85 5 11 11.. CO COMP MPAC ACTA TAC CION ION DE S SUE UELO LOS S EN LA LABO BORA RATO TORI RIO O UT UTIL ILIZ IZAN AND DO UN UNA A EN ENER ERGI GIA A MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO)...............................................................96 12. COM OMPA PAC CTAC ACIO ION N DEL SU SUEL ELO O EN LAB ABOR ORA ATO TOR RIO UT UTIL ILIZ IZA ANDO UNA ENERGIA GIA ESTANDAR (PROCTOR ESTANDAR)...................................................................108 13 13.. AN ANAL ALIS ISIS IS GR GRAN ANUL ULOM OMET ETRI RICO CO ME METO TODO DO DE DEL L HIDR HIDROM OMET ETRO RO... ...... ...... ...... .....1 ..124 24 14 14.. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO O EN ENSA SAYO YO D DE EC CON ONSO SOLI LIDA DACI CIÓN ÓN UN UNID IDIM IMEN ENSI SION ONAL AL 14 140 0

 

15. PROCEDIMIENTO ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA - ENSAYO TRIAXIAL TRIA XIAL.......... .................... .................... ................... ................... .................... .................... .................... ................... ................................. ........................ 150 16 16.. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO O EN ENSA SAYO YO D DEN ENSI SIDA DAD D- MÉ MÉTO TODO DO CO CONO NO DE AR AREN ENA.1 A.158 58 17 17.. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO OE ENS NSAY AYO OD DE E CO CORT RTE E DIRE DIRECT CTO.. O.... ..... ..... ..... ....... ....... ....... ....... ....... ......16 ..169 9 18 18.. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO O ENS ENSAY AYO O DE CB CBR. R.... ...... ..... ..... ...... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ...... ..... ..... ...... ...... ....... ....... ......18 ...183 3 19 19.. CB CBR R EN EL T TER ERRE RENO NO (C (CBR BR IN S SIT ITU) U)... ...... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ...... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... ...... ...... ......1 ...195 95 20 20.. DE DETE TERM RMIN INAC ACIO ION N DE L LA A DE DEN NSIDA SIDAD D RE RELA LATI TIVA VA - P PES ESO O UN UNIT ITAR ARIO IO Y V VAC ACIO IOS S DE LOS AGREGADOS.................................................................................................202 21. PROCEDIMIENTO DE CLASIFI IFICACIÓN DE LOS SUELOS – SISTEMA SUCS 210 22 22.. DE DETE TERM RMIN INAC ACIÓ IÓN N DE DEL L CO COEF EFIC ICIE IENT NTE E DE P PER ERME MEAB ABIL ILID IDAD AD K E EN N LO LOS S SU SUEL ELOS OS GRANULARES GRANULA RES POR EL MÉTODO DE CARGA CONSTANTE............................... CONSTANTE....................... ........218 218 23 23.. CO COEF EFIC ICIE IEN NTE DE PE PERM RMEA EABI BILI LIDA DADD-ME METO TODO DO DE LA CA CABE BEZA ZA VA VARI RIAB ABLE LE 227 24 24.. DE DETE TERM RMIN INAC ACIÓ IÓN N DE DEL L CO COEF EFIC ICIE IENT NTE E DE P PER ERME MEAB ABIL ILID IDAD AD K E EN N LO LOS S SU SUEL ELOS OS GRANULARES GRANULA RES POR EL MÉTODO DE CARGA CON CONSTANTE STANTE - PH DE LOS S SUELOS UELOS 231 25 25.. DE DETE TERM RMIN INAC ACIO ION N DE M MAT ATER ERIA IA O OR RGA GANI NICA CA E EN N SU SUEL ELOS OS P POR OR O OXI XIDA DACI CION ON Y V VIA IA HUMEDA.................................................................................................................234 26 26.. MA MATE TERI RIA A OR ORGA GAN NICA ICA EN S SUE UELO LOS S (P (PER ERDI DIDA DA P POR OR IIGN GNIC ICIO ION) N)... ...... ...... ...... ...23 238 8 BIBLIOGRA BIBL IOGRAFÍA... FÍA............. .................... .................... .................... ................... ................... ............................................ ..................................240 240

 

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP)

De uso obligatorio en laboratorio - Lent ntes es de segu eguri rida dad d - Gua Guante ntess de de ssegu egurid ridad ad según según ensay ensayo o a rea realiz lizars arse e -

Za Zapa pato toss d de e sseg egur urid idad ad (p (pun unta ta d de e acer acero) o) Casco Prot rotector de Oídos Ro Ropa pa de tr trab abaj ajo o (M (Man andi dil,l, Over Overol ol.) .)

 

INFORME DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS El informe del EMS comprenderá: •

•

•

•

 

Memoria Descriptiva Planos de Ubicación de las Obras y de Distribución de los Puntos de Investigación.. Investigación Perfiles de Suelos Resultadoss de los Ensayos “in situ” y de Laboratorio Resultado

. Memoria Descriptiva a)

Resumen de las Condiciones de Cimentación Descripción resumida de todos y cada uno de los tópicos principales del informe: •

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•

Tipo de cimentación. Estrato de apoyo de la cimentación. Parámetros de diseño para la cimentación (Profundidad de la Cimentación, Cimentació n, Presión Admisible, Factor de Seguridad por Corte y  Asentamiento  Asentamien to Diferencial o Total).  Agresividad del suelo a la ci cimentación mentación.... Recomendaciones adicionales.

b)

Información Previa Descripción detallada de la información recibida de quien solicita el EMS  y de la recolectada por el PR de acuerdo al Artículo 9.

c)

Exploración de Campo Descripción de los pozos, calicatas, trincheras, perforaciones y auscultaciones, así como de los ensayos efectuados, con referencia a las Normas empleadas.

d)

Ensayos de Laboratorio Descripción de los ensayos efectuados, con referencia a las Normas empleadas.

e)

Perfil del Suelo

 

Descripción de los diferentes estratos que constituyen el terreno investigado indicando para cada uno de ellos: origen, nombre y símbolo del grupo del suelo, según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos - SUCS, NTP 339.134 (ASTM D 2487), plasticidad de los finos, consistencia o densidad relativa, humedad, color, tamaño máximo y angularidad de las partículas, olor, cementación y otros comentarios (raíces, cavidades, etc.), de acuerdo a la NTP 339.150 (ASTM D 2488). f)

Nivel de la Napa Freática Ubicac Ubi cación ión de la napa napa fre freáti ática, ca, ind indica icand ndo o la fec fecha ha de med medici ición ón y comentarios sobre su variación en el tiempo.

g)

Análisis de la Cimentación Descripción de las características físico – mecánicas de los suelos que controlan el diseño de la cimentación. Análisis y diseño de solución para cimentación. cimentación. Se incluirá m memorias emorias de cálculo en cada caso, en la que deberán indicarse todos los parámetros utilizados y los resultados obtenidos. En esta Sección se incluirá como mínimo: •

•

•

•

•

•

•

•

•

h)

Memoria de cálculo. Tipo de cimentación y otras soluciones si las hubiera. Profundidad de cimentación (Df ). Determinación de la carga de rotura al corte y factor de seguridad (FS ). ). Estimación de los asentamientos que sufriría la estructura con la carga aplicada (diferenciales y/o totales). Presión admisible del terreno. Indicación de las precauciones especiales que deberá tomar el diseñador o el constructor de la obra, como consecuencia de las características particulares del terreno investigado (efecto de la napa freática, contenido de sales agresivas al concreto, etc.) Parámetros para el diseño de muros de contención y/o calzadura. Otros parámetros que se requieran para el diseño o construcción de las estructuras y cuyo valor dependa directamente del suelo.

Efecto del Sismo En concordancia con la NTE E.030 Diseño Sismorresistente, el EMS  proporcionará proporciona rá como mínimo lo siguiente: - El Factor de Suelo (S ) y - El Pe Período ríodo q que ue de define fine la p platafo lataforma rma d del el esp espectr ectro o para ccada ada titipo po de suelo (T  p(S )).

 

Para una condición de suelo o estructura que lo amerite, el PR deberá recomendar la medición “in situ” del Período Fundamental del Suelo, a partir del cual se determinarán los parámetros indicados. En el caso que se encuentren suelos granulares saturados sumergidos de los tipos: arenas, limos no plásticos o gravas contenidas en una matrizz de estos mate matri material riales, es, el EMS deberá evaluar el potencial de licuefacción de suelos, de acuerdo al Artículo 32.

12.2

Planos y Perfiles de Suelos a)

Plano de Ubicación del Programa de Exploración Plano topográfico o planimétrico planimétrico (ver el Artículo 9 (9.1)) del tterreno, erreno, relacionado a una base de referencia y mostrando la ubicación física de la cota (o BM ) de referencia utilizada. En el plano de ubicación se empleará la nomenclatura indicada en la Tabla N° 7. TABLA N° 7 TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

TÉCNICA DE INVESTIGACIÓN

SÍMBOLO

Pozo o Calicata

C–n

Perforación

P–n

Trinchera

T-n

 Auscultación  Auscultació n

 A – n

n – número correlativo correlativo de so sondaje. ndaje. b)

12.3

Perfil Estratigráfico por Punto Investigado Debe incluirse la información del Perfil del Suelo indicada en el Artículo 12 (12.1e), así como las muestras obtenidas y los resultados de los ensayos “in situ”. Se sugiere incluir los símbolos gráficos indicados en la Figura N° 4.

Resultados de los Ensayos de Laboratorio Se incluirán todos los gráficos y resultados obtenidos en el Laboratorio según la aplicación de

 

FIGURA N° 4 Simbología de Suelos (Referencial) SÍMBOLO

DIVISIONES MAYORES

SUCS GW

   S    E    R    A GRAVA Y    L    U SUELOS    N    A GRAVOSO    R    G S    S    O    L    E    U    S

ARENA Y SUELOS ARENOSO S

DESCRIPCIÓN GRAVA GRADUADA

BIEN

GP

GM

GC

GRAVA ARCILLOSA

SW

 ARENA GRADUADA

BIEN

SP

 ARENA GRADUADA

MAL

SM

 ARENA LIMOSA LIMOSA

SC

 ARENA ARCILLOSA ARCILLOSA

ML

LIMOS Y ARCILLAS

GRÁFICO

LIMO INORGÁNICO DE BAJA PLASTICIDAD  

CL

   S    O (LL < 50)    N    I    F    S    O    L    E    U    S

LIMOS Y ARCILLAS (LL > 50)

OL

LIMO LIMO OR ORGÁ GÁNI NICO CO O  ARCILLA ORGÁNICA DE BAJA PLASTICIDAD

MH

LIMO INORGÁNICO DE  ALTA PLASTICIDAD

CH

OH

 ARCILLA INORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD LIMO LIMO OR ORGÁ GÁNI NICO CO O  ARCILLA ORGÁNICA DE ALTA PLASTICIDAD

 

SUELOS ALTAMENTE Pt ORGÁNICOS

TURBA Y OTROS SUELOS  ALTAMENTE ORGÁNICO ORGÁNICO

 

INTRODUCCIÓN

  El desarrollo practico de la Mecánica de Suelos y así mismo el desarrollo de la infraestructura urbana, vial y otros que se viene realizando, hace que cada día se preste mayor atención a cada uno de los procedimientos teórico prácticos de la Ingeniería Civil con el fin de ejecutar proyectos que cumplan con las necesidades de los usuarios y presten servicios óptimos, seguros y confiables. Las características geológicas, topográficas y geomorfológicas del territorio peruano, lo convierten convierten en un reto diario para el Ingeniero Ingeniero Civil. La variedad de suelos y rocas que existen en el país, las fuertes olas invernales que se vienen presentado en los últimos años, las fallas que con el tiempo se han venido desarrollando y que hoy son procesos activos, hacen del campo de la Geotecnia un lugar donde el factor error es muy reducido y obligan a que cada parte del proceso de los análisis de estabilidad, de los diseños de cimentaciones, de los estudios de remoción en masa, de las obras de infraestructura y por supuesto la exploración del subsuelo, se hagan con la mayor  precisión, profesionalismo y bajo metodologías comprobadas y aprobadas. Estos Manuales de Carre Carreteras teras establec establecidos idos por el Regla Reglamento mento Naciona Nacionall de Gestió Gestión n de Infraestructura Vial aprobado por D.S. N° 034-2008-MTC para el Perú, se ha recopilado información sobre los ensayos que se desarrollan en el laboratorio, así como los procedimientos en las hojas de cálculo que permite con base a los datos obtenidos en campo y laboratorio determinar propiedades físicas y mecánicas de los suelos en estudio. El manual presenta un primer capítulo correspondiente a generalidades sobre la Mecánica de Suelos, pruebas de laboratorio, relaciones volumétricas de los suelos, un segundo capítulo que presenta el desarrollo para cada uno de los ensayos a trabaj tra bajar, ar, par partie tiendo ndo de una exp explic licaci ación ón bre breve ve sob sobre re el ens ensayo ayo,, los mat materi eriale aless y equipos utilizar, ladepreparación las muestras, los procedimientos, cálculos a realizar, aelementos protección de personal y los componentes que debe llevar el informe. Por último, se presenta un tercer capítulo que contiene formatos guías para la toma de datos dentro del proceso de laboratorio.

 pág. 10

 

  CODIFICACION

La codificación será de la siguiente manera: MTC E: Código general en todas las secciones Ejemplos:: Ejemplos MTC E 108: Determinación del contenido del contenido de Humedad de Suelo Siglas y abreviaturas utilizadas en el “M “Manual anual de Ensayo de Materiales”, representan lo que se indica a continuación: AASH AA SHTO TO::  American Association of State Highway and Transportation Officials o  Asociación Americana de Autoridades Estatales Estatales de Carreteras y Transporte. ASTM AS TM::  American Society for Testing and Materials o Sociedad Americana para Ensayos y Materiales. ACI: American Concrete Institute o Instituto Americano del Concreto NTP: Norma Técnica Peruana IP: Índice Plástico LL: Limite Líquido Plástico  Limite LP:  California Bering Ratio (valor de la relación de soporte). CBR: FWD: Falling Weight Deflectometer SLUMP: Sistema Legal de Unidades de Medida del Perú (el SI en el Perú) SI: Sistema Internacional de Unidades (Sistema Métrico Modernizado). FHWA: Federal Highway Administration o Administración Federal de Carreteras.

 pág. 11

 

UNIDADES DE MEDIDA

Las unidades de medid medida a utilizadas en este Manual y sus símb símbolos, olos, corre corresponde sponden n al Sistema Legal de Unidades de Medida de Perú (SLUMP aprobada con la Ley 23560), que adopta a su vez las unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI). Aquellas que no se encuentren incluidas en la lista siguiente, se definirán como lo establece el SLUMP o la norma ASTM E 380“Standard Practice for Use of  International System of Units (SI) (The Moderniced Metric System)”. Unidades Básicas

Símbolo

Unidad de Medida metro kilogramo segundo kilometro hora

Magnitud Física longitud masa tiempo longitud tiempo

Unidad de Medida Nombre metro metro cúbico kilogramo por metro cúbico metro por segundo

Unidades cuadrado área volumen densidad velocidad

m kg  s km h Unidades derivadas

Símbolo m2  m3 kg/m3 m/s

km/h Kilómetros por hora Otras unidades

velocidad

Símbolo

Magnitud Física tiempo tiempo volumen masa ha área

min d  l  t  ha

Unidad de Medida minuto día litro tonelada métrica hectárea

Factores de conversión muy útiles: 1 pulgada 2.54 cm (dígitos exactos)  980.7 dinas= 980.7 gm1 gr amo cm/s2 wto on 1 newt 1000000 dinas 1 psi 0.07031 kg/cm2   6.89428 kPa· 1 lb lb//pi pie3 e3 0.157093 kN/m3 1 pi pie3 e3 H2 O 62.4 lb/pie3 (pcf) 1 m3 H2 O 9.807 kN/m3 1 gm gm/c /cm m3 9.807 kN/m3  pág. 12

 

galón(US A 1 galó  A)) 3.785 litros= 0.003785 m3 GLOSARIO DE TERMINOS La definición de los términos usados en el presente documento corresponde al “Glosa “Gl osario rio de Tér Términ minos os de Us Uso o Fre Frecue cuente nte en Proyec Proyectos tos de Inf Infrae raestr struct uctura ura Via Vial”, l”, vigente. Así mismo, se incluye los siguientes términos que serán de uso exclusivo para el presente Manual:

ABRASION (pista húmeda (WTAT)): Procedimiento de ensayo para determinar las

pérdidas de peso para muestra de lechada asfáltica al someterlo a desgaste. ACEITE DE CARRETERA: Un aceite pesado de petróleo, generalmente del tipo de los asfaltos de curado lento  Resistencia al (SC). corte entre el suelo y otro material cuando la presión que ADHESION: se aplica externamente es cero. ADHESIVIDAD: Grado de adherencia de los ligantes bituminosos a los áridos finos. AGREGADO DE GRADACION FINA: Agregado cuya gradación es continúa desde tamaños gruesos hasta tamaños finos, y donde predominan pr edominan estas últimas AGREGADO DE GRADACION GRUESA : Agregado cuya gradación es continúa desde tamaños gruesos hasta tamaños finos, y donde predominan los tamaños gruesos. AGREGADO DENSAMENTE GRADADO: Agregado con una distribución de tamaños de partícula tal que cuando es compactado, los vacíos que resultan entre las partículas, expresados como un porcentaje del espacio total ocupado, son relativamente pequeños. AG AGUA UA AB ABSO SORB RBID IDA: A:  Agua que es retenida mecáni mec ánicam cament ente e en el suelo o roc roca. a. ALMACENAMIENTO  (estabilidad al): Ensayo que sirve para determinar si ha habido un asentamiento en el almacenamiento de un asfalto modificado. ANALISIS MECANICO: Sirve para determinar la granulometría en un material o la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños. APARATO DE VICAT: Instrumento que sirva para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico. APARATO A VAPOR: Se utiliza para determinar la estabilidad de volumen (método del agua hirviendo por el procedimiento de las “galletas”). ASFALTO NATURAL: Asfalto que ocurre en la naturaleza y que ha sido derivado del pet petról róleo eo por pro proces cesos os nat natura urales les de eva evapor poraci ación ón de las fra fracci ccione oness vol voláti átiles les,, dejando así las fracciones asfálticas. Los asfaltos naturales de mayor importancia se encuentran en los depósitos de los lagos de Trinidad y Bermúdez. El asfalto de estas fuentes es comúnmente llamado asfalto de lago. En el Perú, existen importantes yacimientos de asfaltos naturales. ASFALTOS DE ROCA: Roca porosa, tal como la arenisca o la caliza, que ha sido impregnada con“MICHAELIS”: asfalto natural  Equipo medianteque un se proceso BALANZA DE utilizageológico. para el ensayo de tracción de testigo test igo de monto montoss de ceme cemento, nto, moldeados en molde moldess espec especiales iales que tiene tienen n forma de “ochos”. BAÑO DE AGUA: Elemento (baño) provisto de termostato BLAINE (finura): Que corresponde a un material pulverulento, como un cemento y/o puzolana y que se expresa como área superficial en cm2 /gramo.  pág. 13

 

CAL- Oxido de calcio CaO: Adopta la denominación de cal rápida e hidratada, según su proceso de producción. CANTABRO (ensayo): Procedimiento para determinar la pérdida por desgaste de una probeta de ensayo elaborado con mezcla asfáltica CARBURO DE CALCIO: Material utilizado en instrumentos destinados a medir el porcentaje porcen taje (%) de humed humedad ad de suelos y materiales materiales,, en forma rápida y aproxi aproximada. mada. Manual de Ensayo de Materiales Página 11 COMPRESION : Acción de comprimir un material aplicando una carga que puede ser  axial,, exist axial existiendo iendo variante variantess en ensayo ensayoss como: no confi confinada, nada, triaxia triaxiall y entre estos el ensayo consolidado no drenado; el ensayo drenado, el ensayo no consolidado no drenado drenad o y que sirven para medir el ángulo de fricc fricción ión interna (ф) y la cohes cohesión ión (C), cuyos valores se emplean en análisis de estabilidad en estructuras (fundaciones), cort cortes es,, talu talude des, s, mu muro ross de cont conten enci ción ón,, et etc. c. COM COMPRESI PRESION ON NO CONF CONFINAD INADA: A: Procedimiento para determinar la resistencia al corte de un suelo.fluir y deformarse. CONSISTENCIA:   Relativa facilidad con que el suelo puede

(ens nsay ayo) o):: Es un una a pr prue ueba ba en la cual cual el es espé péci cime men n es está tá CONSOLIDACION   (e lateralmente confinado en una arcilla y es comprimido entre dos superficies porosas. CONTRACCION (factores): Parámetros relativos a cambios de volumen de un suelo. DRILL: Máquina o pieza de equipo diseñado para penetrar en la tierra o formación de roca. DUREZA BRINELL: Ensayo para determinar la resistencia a la penetración de una esfera dura dentro de la superficie. EXTRACCIÓN (cuantitativa) del asfalto: Sirve para determinar el porcentaje (%) de bitumen de una mezcla asfáltica. FRAGILIDAD FRAGILIDA D FRAAS: Ensayo que permite determinar el punto de fragilidad Fraas (temperatura). FRASCO DE LE CHATELIER: Aparato que sirve para determinar el peso específico del cemento hidráulico. HUMEDAD: Porcentaje de agua en suelo o material.   Númer Número o empír empírico icoseque se obtiene sumando losdividiendo porcen porcentajes tajes MODULOen DEcada FINURA: retenidos una de las mallas que indican mas abajo y luego el resu resultltad ado o en entr tre e 100. 100. MUESTREADORES: Instru Instrumen mentos tos que permit permiten en obtene obtener  r  muestras, existiendo: los muestradores de pistón y los de tubo abierto. MU METER: Aparato similar a un remolque que se utiliza para determinar la fuerza en fracción lateral sobre superficies pavimentadas. PICNOMETRO: Recipiente de vidrio, forma cilíndrica o cónica. PIEZOMETRO: Aparato que mide la carga en un punto por debajo de la superficie. POISE: Un Una a unid unidad ad de cent centím ímet etro ro-g -gra ramo mo-s -seg egun undo do de visc viscos osid idad ad abso absolu luta ta,, correspondi corre spondiente ente a la viscosi viscosidad dad de un fluido en donde un esfuerzo de una dina por  centímetro cuadrado es requerido para mantener una diferencia de velocidad de un centím cen tímetr etro o por seg segund undo o ent entre re dos pla planos nos par parale alelos los del fluido fluido,, ori orient entado adoss en la dirección del flujo y separados por una distancia de un centímetro. PUNTO DE INFLAMACIÓN:  Temperatura a la cual los vapores de un material bituminoso ignición (inflamación) al contacto directo con una llama puede hacerse conproducen la copa abierta TAG o copia abierta Cleveland.   POLIMER:   Comp Compue uest sta a de mo molé lécu cula lass de al alto to peso peso mo mole lecu cula lar, r, co con n ca cade dena nass ramificadas o interconectadas mediante grado polimerización. RELACIONES HUMEDAD/DENSI HUMEDAD/DENSIDAD DAD  (Pro (Proct ctor or): ): Hume Humeda dad d vs. vs. P.U. P.U. de su suel elos os compac com pactad tados. os. RELL RELLENO ENO MINER MINERAL AL: Un producto mineral finamente dividido en  pág. 14

 

dond do nde e má máss constituye del del 70 po porel r cien ci ento to pasa pa sa el fabricado ta tami mizz de más 0. 0.07 075 5 mm (# (#20 200) 0).. Lase cali ca liza za pulverizada relleno mineral común. También usan otros polvos de roca, cal hidratada, cemento Portland, y ciertos depósitos naturales de material fino. REFRENTAR EL CONCRETO  (los testigo testigos): s): Acción de coloc colocar ar una cubie cubierta rta sobre los testigos antes de ser ensayados a la comprensión (“capping”). Manual de Ensayo de Materiales Página 12 SECADOR: Aparato que seca los agregados y los calienta a la temperatura especificada. SOLUBILIDAD: Medida de la pureza de un cemento asfáltico. La porción del cemento asfáltico que es soluble en un solvente específico tal como el tricloroetileno. STOKE: Unidad de viscosidad cinemática, igual a la viscosidad de un fluido en po pois ises es divi dividi dida da po porr la de dens nsid idad ad del del flui fluido do en gr gram amos os por por ce cent ntím ímet etro ro cú cúbi bico co.. TESTIGO: Muestra cilíndrica de concreto hidráulico o de mezcla bituminosa. TOLERANCIAS DE ENTREGA: Variaciones permisibles en las proporciones de asfalto y agregado queWagner): se descargan el amasadero.  (de Equipoenque permite determinar la finura del cemento TURBIDIMETRO Portland en cm2/g, tal como el aparato de Blaine (permeabilidad). VACIOS: Espacios en una mezcla compactada rodeados de partículas cubiertas de asfalto. VELETA: Instrumento para determinar la resistencia al corte de un suelo en campo o laboratorio VISCOSIMETRO SAYBOLT: Aparato que se utiliza para determinar la Viscosidad

Saybolt  ANEXO SIMBOLOS GRAFICOS PARA SUELOS Tanto en los perfiles como en los regi regist stros ros estr estrat atig igrá ráfifico coss se de debe berá rán n usar usar lo loss sí símb mbol olos os que que se mues muestr tran an a continuación. Gravas bien graduadas mezcla, grava con poco o nada de materia fino fino,, vari variac ació ión n en ta tama maño ñoss gran granul ular ares es Ma Mate teri rial ales es fifino noss sin sin pl plas astitici cida dad d o co con n plasticidad muy bajo Gravas mal granuladas, mezcla de arena-grava con poco o nada de de material Arenas mezcla de arena-arcillosa limosas mezclas grava fino arena limosaarcillosas, Limos orgánicos y arenas muy finas,Gravas polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosa o limos arcillosas con ligera plasticidad Gravas arcillosas mezcla de grava-arena-arcilla; grava con material fino cantidad apreciable de material fino Limo orgánicos de plasticidad baja o mediano, arcillas gravas, arcillas arenosas, arenas limosas, arcillas magras Arenas bien graduadas, arena con grava, poco o nada de material fino. Arena limpia

 pág. 15

 

1. FU FUND NDAM AMEN ENTO TOS S

  1.1.DEFINICIÓN DE LA MECÁNICA DE SUELOS Los suelos han sido y serán por todos los tiempos la base fundamental para llevar lle var a cab cabo o sob sobre re los mis mismos mos,, obr obras as de inf infrae raestr struct uctura ura que per permit mitan an proporcionar las condiciones óptimas para dar paso al desarrollo mundial. Con el objetivo de obtener un mejor aprovechamiento y conocimiento del mismo, se creó la necesidad de tratar los suelos desde un punto de vista cien ci entí tífifico co,, em empe peza zand ndo o po porr re real aliz izar ar es estu tudi dios os de ma mane nera ra si sist stem emát átic ica a y organizada (1913 Por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles 1) y años más tarde (1925-1929) gracias a los estudios realizados por el Ingeniero Estadounidense Karl Von Terzaghi, se crea lo que hoy se conoce como la Mecánica Mecán ica de Suelos y quien la defin define e como la “aplicación “aplicación de las leyes de la mecá me cáni nica ca y la hi hidr dráu áulilica ca a lo loss pr prob oble lema mass de in inge geni nierí ería a qu que e tr trat atan an co con n sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas, producidas por la desintegración mecánica o descomposición química de las roca ro cas, s, in inde depe pendi ndien ente teme ment nte e de qu que e te teng ngan an o no co cont nten enid ido o de ma mate teri ria a orgánica”. La mecánica de suelos se define como la ciencia que estudia y determina las propiedades físicas y mecánicas de una determinada masa de suelo, dando asíí da as dato toss y he herr rram amie ient ntas as al In Inge geni niero ero Ci Civi vill pa para ra co cono noce cerr y pr pred edec ecir ir el comportamie compo rtamiento nto de dicha masa de suelo suelo.. Propie Propiedades dades importantes importantes como la

capacidad capaci dad por portan tante te de los sue suelos los,, per permea meabil bilida idad, d, los ase asenta ntamie miento ntos, s, la presión de poros, resistencia a la compresión, ángulo de fricción y cohesión, son determinadas determinadas gracias a los estudios en labora laboratorio torio e In-si In-situ tu a mues muestras tras tomadas y cuyos valores se convierten en el insumo de diseños ingenieriles que garantizan seguridad, seguridad, durabi durabilidad lidad y estabi estabilidad. lidad. La mecán mecánica ica de suelos no desconoce el alto impacto que causa el agua sobre el terreno y los suelos, es por eso que estudia también el flujo del agua hacia su interior, hacia su exterior y dentro de la misma masa del terreno y permitiendo así conocer que tan factible resulta hacer uso del suelo en estudio en una construcción. El suelo se puede definir como aquel material terroso, de naturaleza variable y cuyo tamaño tamaño de partículas partículas se encuentra encuentra por debajo debajo de 7,5 cm (3”). Se consideran suelos gruesos cuando más del 50% de las partículas de la muestra en estudio, son de tamaño mayor a 0,075mm. Por el contrario, se consideran suelos finos cuando más del 50% de las partículas de la muestra en estudio, son de tamaño menor a 0,075mm. Los suelos gruesos pueden ser gravas o arenas y los suelos finos pueden ser limos, arcillas o suelos altamente orgánicos (turba).

 pág. 16

 

1.2.PRUEBAS DE LABORATORIO La ca cara ract cteri eriza zaci ción ón y cl clas asifific icac ació ión n de lo loss su suel elos os es po posi sibl ble e gr grac acia iass a procedimientos efectuados los resultados mismos enenlaslospruebas dede laboratorio. Con el objetivo de garantizar quea los estudios suelos tengan la menor variabilidad posible entre laboratorios, se han constituido normas estándar para la realización de dichos ensayos y que, para el caso del Perú, el Reg Reglam lament ento o Nac Nacion ional al de Ges Gestió tión n de Inf Infrae raestr struct uctura ura Via Viall M.T M.T.C. .C.”” ha propuesto estas normas. La precisión en los resultados de los ensayos de laboratorio no solamente depende del seguimiento estricto de los pasos recomendados por las normas existentes, sino también de la calibración y buen estado de los equipos que se utilicen en el proceso. Así como de la homologación de los técnicos encargadas y de los conocimientos que estos tengan acerca del tema, de las condiciones de los lugares destinados a la toma de muestras ubicación del laboratorio, de los procedimientos de extracción y manejo de muestras y de otros tantos factores. 1.3.CLASIFICACION DE LOS SUELOS Con el fin de clasificar un suelo mediante la caracterización del mismo en el laboratorio, se debe contar con muestras o porciones requeridas. Cuando los objetivos son generales y no se requiere conocer propiedades específicas, se ma mane neja jará rán n mu mues estr tras as de in insp spec ecci ción ón,, de la lass cu cual ales es so solo lo se pi pide de qu que e manejen masas representativas. Por el contrario, si los datos a conocer son específicos se manejarán muestras de laboratorio que deben cumplir con condic con dicion iones es de tam tamaño año,, pro proces cesos os de obt obtenc ención ión,, man manejo ejo en el tra trasla slado, do, ambiente de almacenamiento, entre otras. Según sean las propiedades que se deseen conocer acerca de los suelos en estudio se podrán manejar  muestras alteradas e inalteradas:

- Se consi consideran deran muestras alteradas alteradas aquellas una vez son extra extraídas ídas del terren ter reno o pie pierde rden n las con condic dicion iones es fí físic sicas as de su est estruc ructur tura a ori origin ginal. al. Norm No rmal alme ment nte e so son n re reco cole lect ctad adas as po porr me medi dios os de pe perf rfora oraci ción ón y so son n almacenadas de manera tal que se conserve su humedad natural o contenido de agua. - Se consideran muestras inalteradas aquella que son extraídas por  métodos que hacen posible que se mantenga la estructura natural de los suelos, como son la humedad natural, composición mineralógica y la relación de poros o vacíos. De igual manera son almacenadas y recub rec ubie iert rtas as co con n ma mate teri rial al im impe perm rmea eabi bililiza zant nte e pa para ra ma mant nten ener er su suss propiedades. Es necesario aclarar que la palabra inalterada no se maneja de manera totalmente literal, pues se considera poco posible el mantener el 100 % de las propiedades del suelo, una vez este haya sido extraído y trasladado a laboratorio.

 pág. 17

 

  1.3.1. ASPECTOS TOS IMPORT IMPORTANTES ANTES EN MUESTRA MUESTRAS S DE ANÁLIS ANÁLISIS IS 1.3.1. ASPEC Dent De ntro ro de lo loss en ensa sayo yoss de la labo bora rato tori rio o se de debe be co cons nsid ider erar ar un al alto to po porc rcen enta taje je debe de er erro ror, r, lopo por r lo cu cual al suficiente la ma masa sa para de su suel elo o qu que e lllleg ega a al laboratorio por menos ser realizar un ensayo extra, esto en caso que los resultados obtenidos en el primer ensayo diverjan de la realidad y que por criterio, conocimiento y experiencia del ingeniero a cargo se consideren no reales. Una vez se hayan realizado los ensayos correspondientes, cumpliendo asíí co as con n la lass or orde dene ness de en ensa sayo yo em emititid idas as,, es im impo port rtan ante te qu que e la lass muestras testigo sean almacenadas por un tiempo que se considere apropiado dependiendo el tipo de proyecto en el que se trabaje. El lugar lug ar de alm almace acenam namien iento to deb debe e con contar tar con con condic dicion iones es y hum humeda edad d específicas, de tal manera que no se afecten las propiedades de la muestra. 1.4.RELACIONES 1.4. RELACIONES VOLUMÉTRICAS DE LOS SUELOS  SUELOS  Las fases que constituyen una muestra de suelo son: Fase Gaseosa (aire), Fase Liquida (agua) y Fase Solida (suelo). La fase Liquida y Gaseosa del suel su elo o co conf nfor orma man n el to tota tall de va vací cíos os pr pres esen ente te en la mu mues estr tra, a, la cu cual al se repres rep resent enta a en pes peso o o en vol volume umen. n. El sue suelo lo pue puede de pres present entar ar con condic dición ión saturada o condición seca, casos que se explican a continuación.

- Suelo Saturado: Se dice que un suelo es satur saturado ado cuando el total de sus vacíos están ocupados por agua, de tal forma que se presente solamente fase liquida y fase sólida. Los suelos que se encuentras bajo el nivel freático normalmente presentan esta condición. - Suelo Seco:  Se dice dice que un su suel elo o es se seco co cuand cuando o el to tota tall de su volumen está constituido por suelo y hay ausencia de agua en su estructura. En la Figura 1 se presentan las fases principales del suelo:

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Diagrama de fases principales del Suelo

  El significado de los símbolos es el siguiente: V a: Volumen de aire presente en la masa de suelo V w : Volumen de agua presente en la masa de suelo V v : Volumen de vacíos presente en la masa de suelo V s : Volumen de solido presente en la masa de suelo V t : Volumen total de la masa de suelo W a : Peso del aire presente en la masa de suelo, (Se considera igual a

cero). W w: Peso de agua presente en la masa de suelo W s: Peso seco de los solidos W t : Peso total de la masa de suelo La mecánica de suelos maneja las siguientes relaciones fundamentales y en base a las mismas determina propiedades físicas y mecánicas de los suelos.

- Rela Relaci ción ón de de Vacío Vacíoss (e): Relación que existe entre el volumen de los vacíos (V v ) y el volumen de los sólidos (V s ). e=

V v

V  s

  Juárez Ba Juárez Badi dillo llo-- Ric Rico o Rod Rodríg rígue uez z (2 (200 005) 5) ex expo pone ne qu que e “no es co común mún encontrar valores menores a 0.25 (arenas muy compactadas con finos) y mayores a 15 (arcillas con altos grados de compresibilidad)”.  pág. 19

 

 

- Poro Porosi sida dad d (n): (n): Relación que existe entre el volumen de vacíos y el volumen volum en de su masa (V t ). La porosidad presentara valores de cero en suelos de solo fase sólida y valores de cien (100) es espac espacios ios vacíos. Valores entre el 20 y 95 % son los normalmente obtenidos. n = V v V t 

 

- La rela relaci ción ón de vací vacíos os (e) (e) se halla también a partir de la porosidad como sigue a continuación: e=

 n 1−n

 

- Grad Grado o de Satur Saturac ació ión n ( S):  Relación que existe entre el volumen de agua (V w ) y el volumen de vacíos. Su valor se presenta en porcentaje.  = 0 %  Suelos Secos    S =100 %  Suelos Saturados  S

S ( %)=

V w V v

 x 100

 

- Peso Peso Unit Unitar ario io (γ): (γ): Relación que existe entre el peso total de la masa de suelo (W t ) y el volumen total de la masa de suelo.  γ =

W t  V t 

 

Volu lume men n de de Sol Solid idos os (V (Vs) s):: - Vo V s =

  W s V t  x γ w

  Donde: Gs : Gravedad Especifica de los Solidos del Suelo V w : Peso Unitario del Agua

- Vo Volu lume men n del del Agu Aguaa (Vw) (Vw)::

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V w =

  W s V t  x γ w

=W w

  Donde: G w : Gravedad Especifica del Agua V w : Peso Unitario del Agua

- Cont Conten enid ido o de Humed Humedad ad (w): (w): Relación que existe entre el peso del agua presente en la muestra de suelo y el peso seco de los sólidos. Su valor se presenta en porcentaje. W   (( % )=

W w W s

 x 100

 

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2. ENSAYOS EN LABORATORIO

1.- MUESTREO DE UN SUELO REFERENCIAS: - MTC E 101 Muestreo de Suelos y Rocas. --  ASTM NTP NT P 202. 20420. 2.10 100: 0:20 2007 07(r (rev evis isad ada a y muestreo de suelos  

él él..

20 2014 14)P )Prá ráct ctic ica a pa para ra la

in inve vest stig igac ació ión n

FUNDAMENTO Muestreo: Consiste en la obtención de una porción del material con el que se pretende construir una estructura o bien del material que ya forma parte de la mism mi sma, a, de ta tall ma mane nera ra qu que e la lass ca cara ract cter erís ístitica cass de la po porc rció ión n ob obte teni nida da se sean an repres rep resent entati ativas vas del con conjun junto. to. El mue muest streo, reo, ade además más,, inc incluy luye e las ope operac racion iones es de envase, identificación y transporte de las muestras.  pág. 22

 

El mue muestr streo eo es la inv invest estiga igació ción n de sue suelos los o roc rocas as en bas base e a pro proced cedimi imient entos os normal nor males, es, med median iante te los cua cuales les deb deben en det determ ermina inarse rse las con condic dicione ioness fís física icass y químicas de los suelos y rocas

OBJETIVO El muestreo comprende dos tipos de muestras: Muestras alteradas, son aquellas que están constituidas por el material disgregado o fragmentado, en las que no se toman precauciones especiales para conservar las caract car acterí erísti sticas cas de est estruc ructur tura a y hum humeda edad; d; no obs obstan tante, te, en alg alguna unass oca ocasio siones nes conviene convi ene conocer el conte contenido nido de agua original del suelo, para lo cual las muest muestra ra se envasan y transportan en forma adecuada. Las muestras alteradas, de suelos podrán obtenerse de una excavación, de un frente, frent e, ya sea de corte o de banco o bien, de perforaciones perforaciones llevadas llevadas a profu profundida ndidad d con herramientas especiales. Las muestras deberán ser representativas de cada capa que se atraviese, hasta llegar a una profundidad que puede corresponder al nivel más bajo de explotación, al nivel de aguas freáticas o aquél al cual sea necesario extender el estudio. El peso mínimo de la muestra será de 40 Kg. Que es la cantidad de suelo que comúnmente se requiere para realizar las pruebas en materiales de terracerías; esta cant ca ntid idad ad de debe berá rá ob obte tene ners rse e de un una a mu mues estr tra a re repr pres esen enta tati tiva va me medi dian ante te el procedimiento de cuarteo. El espaciamiento de los sondeos y el número de muestras que se tomen deberán estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de estudio de suelo de que se trate. En suelos que se presenten pocas variaciones en sus características, el espa es paci ciam amie ient nto o de lo loss so sond ndeo eoss se será rá ma mayo yorr qu que e en lo loss su suel elos os he hete tero rogé géne neos os.. Igualmente, en los estudios preliminares el espaciamiento será mayor que en los estudios definitivos.

EQUIPOS Que se emplean en la obtención de muestras alteradas:

- Barrenos manuales, excavadoras y palas, para depósitos superficiales de suelo hasta profundidades de 3 -15 pies (1-5 m). -- Equipos Barr Ba rren enos osde ypercusión tala ta ladr dros osy lavado. rota ro tato tori rios os mo moto tori riza zado dos, s, co con n fo form rmas as ad adec ecua uada das, s, muestreadores y tubos saca núcleos, para la investigación y muestreo tanto de rocas como de suelos. -  Aparatos geofísicos utilizados para la investigación sub superficial que pueden ser: Picos - Barrenas helicoidales - Tubos galvanizados para extensiones - Llaves Stillson - Sacos o costales de muestreo de 50kg.  pág. 23

 

El peso mínimo de la muestra será de 40 Kg. Que es la cantidad de suelo que comúnmente se requiere para realizar las pruebas en materiales de terracerías; esta cant ca ntid idad ad de debe berá rá ob obte tene ners rse e de un una a mu mues estr tra a re repr pres esen enta tati tiva va me medi dian ante te el procedimiento de cuarteo.

El espaciamiento de los sondeos y el número de muestras que se tomen deberán estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de estudio de suelo de que se trate. En Suelos que se presenten pocas variaciones en sus características, el espaciamiento de los sondeos será mayor que en los suelos heterogéneos. Igualmente, en los estudios preliminares el espaciamiento será mayor que en los estudios definitivos. Muestras inalteradas, que son aquellas en las que se conserva la estructura y la humedad que tiene el suelo en el lugar donde se obtenga la muestra. Las muestras inalteradas se obtendrán de suelos finos que puedan labrarse sin que se disgreguen. La obtención puede efectuarse en el piso o en las paredes de una excavación, en la superficie del terreno natural o en la de una terracería. La extr ex trac acci ción ón pa para ra ob obte tene nerr la mu mues estr tra a de debe berá rá de se serr de di dime mens nsio ione ness ta tale less qu que e permitan las operaciones de labrado y extracción de la misma.

MATERIALES Que se utilizan para la obtención de las muestras inalteradas: Herram amie ient ntas as ma manu nual ales es pe pequ queñ eñas as,, ta tale less co como mo llllav aves es de tu tubo bo y pa pala las, s, - Herr consti con stituy tuyen en par parte te del equ equipo ipo nec necesa esario rio.. Par Para a det determ ermina inados dos sue suelos los fin finos os plásticos de la selva, los denominados "posteadores”. - Frascos de cierre hermético, para humedad de muestras (aproximadamente de 4 a 8 onzas) de capacidad, de vidrio, metal o plástico, que puedan sellarse; además,, recip además recipiente ientess hermét herméticos icos o bolsa bolsass de tejid tejido o cerrad cerrado, o, libre libress de mater material ial contaminante, de manera que no haya pérdida de partículas finas y que teng te ngan an un una a ca capa paci cida dad d de po porr lo me meno noss 16 kg (3 (35 5 lb lb); ); ta tamb mbié ién n ca caja jass apropiadas para muestras de núcleos de roca. -  Accesorios complementarios: - Brú Brújul jula, a, inc inclin linóme ómetro tro,, niv nivel el de man mano, o, cám cámara ara fot fotogr ográfi áfica, ca, est estaca acass y cin cinta ta

- métrica. Instrumentos para medir asentamientos y movimientos del terreno in situ. REACTIVOS  Ácido clorhídrico normal diluido con gotero, para la determinación de carbonatos al identificar minerales en rocas y suelos.

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PROCEDIMIENTO Los procedimientos recomendados para el muestreo en el sitio, la identificación de muestras y los ensayos a realizar, son los siguientes:

- Calicatas y trincheras: Excavaciones a cielo abierto, hasta la profundidad deseada, tomando las precauciones necesarias para evitar el desprendimiento de material de las paredes que pueda afectar la seguridad del trabajador o contaminar la muestra que se espera obtener.

Investiga Invest igació ción n y mue muestr streo eo del sue suelo lo med median iante te bar barren renos os y mue muestr stread eadore ores: s: Procedimiento útil para la determinación del nivel freático. La profundidad con esta cla esta clase se de bar barren reno o est está á lim limita itada da por las con condic dicion iones es agu agua-s a-suel uelo, o, las características del suelo y el equipo empleado. - Ensay Ensayo o de penetr penetración ación estándar estándar (SPT) y muest muestreo reo de suelos suelos:: Proced Procedimien imiento to para obtener muestras y medir la resistencia del suelo a la penetración de un muestr mue stread eador or norm normali alizad zado, o, fun fundam dament entalm alment ente e par para a sue suelos los no coh cohesi esivos vos,, pudiendo ser usado en suelos cohesivos para recuperar muestras o para determinar un valor cualitativo de la resistencia. - Método para muestreo de suelos con tubo de pared delgada, MTC E 120: Procedimie Proce dimiento nto para recobr recobrar ar muest muestras ras de suelo relat relativame ivamente nte inalt inalteradas eradas,, adecuadas para ensayos de laboratorio. - Ensayo de corte con veleta en suelo cohesivo, MTC E 122: Procedimiento para pa ra me medi dirr in si situ tu la res resis iste tenc ncia ia al co cort rte e de su suel elos os co cohe hesi sivo voss bl blan ando dos, s, mediante la rotación de una veleta de cuatro hojas en un plano horizontal. La investigación del suelo y roca comprenderá entre otros lo siguiente:

- Revisión de cualquier información disponible sobre la geología y la formación de la roca o del suelo, o de ambas, sobre las condiciones del nivel freático en el sitio y en las vecindades. - Determinación del nivel freático y del material de fundación firme, bien sea roca o suelos de adecuada capacidad de soporte. - In Inve vest stig igac ació ión n en el si sititio o de lo loss ma mate teri rial ales es su supe perf rfic icia iale less y de dell su subs bsue uelo lo mediante perforaciones de percusión y lavado, rotación, barrenos manuales o mecánicos de espiral, calicatas y métodos geofísicos. - Identificación del suelo y de los tipos de roca en el terreno con registros de la profundidad a la cual se presentan y de la localización de sus discontinuidades - estructurales. Recuperación de muestras representativas inalteradas y remoldeadas para ensayos de caracterización del suelo o de la roca, y de los materiales para la construcción. - Evaluación del comportamiento de instalaciones existentes en la vecindad inmediata del sitio propuesto, con respecto al material de fundación y el medio ambiente.  pág. 25

 

- Instrumentación en el sitio para medir movimientos por medio de inclinómetro, placa de asentamiento, etc. DETERMINACION DETERMINACIO N DEL PERFIL DE SUELOS Un perfil detallado de suelos deberá desarrollarse únicamente donde la relación continua entre profundidades y datos de los diferentes tipos de suelo y roca, sea económicamente justificable para el proyecto en cuestión. Pueden emplearse métodos geofísicos de exploración para complementar los datos de las perforaciones y afloramientos, y para interpolar entre los hoyos. Los métodos sísmicos y de Manual de Ensayo de Materiales Página 18 resistividad eléctrica, pueden pue den res result ultar ar par partic ticula ularme rmente nte val valios iosos os cua cuando ndo las dif difere erenci ncias as nít nítida idass en las propiedades de materiales sub superficiales contiguas están indicadas. El método de refracción sísmica es especialmente útil para determinar la profundidad a la cual

se ha halllla a la ro roca ca o en si sititios os do dond nde e es estr trat atos os su suce cesi siva vame ment nte e má máss de dens nsos os so son n encontrados encont rados.. El métod método o de resis resistivid tividad ad eléct eléctrica rica es igualm igualmente ente útil para determinar  determinar  la profundidad de la roca, evaluando formaciones estratificadas donde un estrato más denso descansa sobre uno menos denso, y en la investigación de canteras de arena-g are na-grav rava a o de otr otros os mat materi eriale aless de pré présta stamo. mo. Las inv invest estiga igacio ciones nes geo geofís física icass pueden ser una guía útil para programar los sitios de perforaciones y calicatas. En lo que sea posible, la interpretación de estudios geofísicos deberá ser verificada por  perforaciones o excavaciones de prueba. La profundidad de las calicatas o perforaciones para carreteras, aeropuertos, o áreas de estacionamiento, deberá ser al menos de 1,5 m (5 pies) por debajo del nivel niv el pro proyec yectad tado o para la sub subras rasant ante, e, pero cir circun cunsta stanci ncias as esp especi eciale aless pue pueden den aument aumentar oevar disminuir dismi profundidad. profun didad. Los sondeos sondeo s ncia para estructu estructuras ras terraplenes lenes debe de berá rán nar llllev arse senuir porresa po deba de bajo jo de del l ni nive vel l de inflflue in uenc ia de la ca carg rga ao terrap prop pr opue uest sta, a, determinado mediante un análisis su superficial de transmisión de esfuerzos. Donde el drenaje pueda ser afectado por materiales permeables, acuíferos o materiales impermeables que lo puedan obstaculizar, las perforaciones deberán prolongarse sufici suf icient enteme emente nte den dentro tro de est estos os mat materi eriale aless par para a det determ ermina inarr las pro propie piedad dades es hidrogeológicas y de ingeniería, relevantes para el diseño del proyecto. En todas las zona zo nass de pr prés ésta tamo mo,, la lass pe perf rfor orac acio ione ness de debe berá rán n se serr su sufifici cien ente tess en nú núme mero ro y profundidad, para obtener las cantidades requeridas de material que cumpla los requerimientos de calidad especificada. Los registros de perforaciones deberán incluir: · Descripción de cada sitio o área investigada, con cada hueco, sondeo o calicata, localizado claramente (horizontal y verticalmente) con referencia a algún sistema establecido de coordenadas o a algún sitio permane permanente. estraten estratigráf igráfico de se cada hueco,claramente sondeo o cali calicata, cata, o de una superficie de nte. corte· Perfil expuesta, laico cual muestre la descripción de campo y localización de cada material encontrado, mediante símbolos o palabras. · Fotografías en colores de núcleos de roca, muestras de suelos y estratos expuestos, pueden ser de gran utilidad. Cada fotografía deberá identificarse con fecha y un número o símbolo específico, una fecha y escala de referencia.  pág. 26

 

identificación de todos suelos basarse en las presentes normas - La para la clasificación de los los suelos y dedeberá los suelos-agregados para construcción de car carret retera eras, s, en la nor norma ma sob sobre re des descri cripci pción ón med median iante te proc procedi edimie miento ntoss manuales y visuales, o en la de identificación de rocas. - Las áre áreas as acu acuífe íferas ras,, dre drenaj naje e sub subter terráne ráneo o y pro profun fundid didad ad del niv nivel el fre freáti ático co hallado en cada perforación, calicata o hueco. - Los resultados de ensayos en sitio (in situ), donde se requieran, como los de penetración o los de veleta u otros ensayos para determinar propiedades de suelos o rocas. Porc rcen enta taje je de re recu cupe pera raci ción ón de nú núcl cleo eoss e Ín Índi dice ce Ca Calilida dad d de Ro Roca ca en - Po perforaciones de núcleo. - Representación gráfica de campo y laboratorio y su interpretación facilita el entendimiento y -comprensión de condiciones superficiales.

PERFIL SUBSUPERFICIAL Los perfiles del subsuelo se deben dibujar únicamente en base a perforaciones reales o datos de los cortes. La interpolación entre dichos sitios deberá hacerse con extremo cuidado y con la ayuda de toda la información geológica que se tenga disponible, anotando claramente que tal interpolación o continuidad asumida de

estratos, es tentativa.

SIMBOLOS GRAFICOS PARA SUELOS Tanto en los perfiles como en los registros estratigráficos se deberán usar los símbolos que se muestran a continuación. Materiales finos Gravas bien sin sin pla plasti sticid cidad ad gr grad adua uada dass me mezc zcla la,, o con plasticidad muy grava con poco o bajo nada de materia fino, variación en tamaños granulares  Arenas arcillosas, Gravas mal mezcla de arenagranuladas, arcillosa mezcla de arenagrava con poco o nada de material fino Gravas limosas Li Limo moss or orgá gáni niccos y mezclas de grava arenas muy finas,  pág. 27

 

arena limosa

Grav ravas arc rciillosas mezcla de gravaaren arenaa-ar arci cilllla; a; grav grava a con material fino cant cantid idad ad aprec aprecia iabl ble e de material fino  Arenas bien graduadas, arena con grava, poco o nada de material fino.  Arena limpia poco o nada de material fino, amplia vari variac ació ión n en tamaño tam añoss granul granulares ares y cantidades de partículas en tamaños intermedios  Arenas mal gradua gra duadas das co con n grav grava a poco o nada de material fino. Un

polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosa o limos arcillosas con ligera plasticidad Limo orgánicos de plasticidad baja o mediano, arcillas gravas, arcillas arenosas, arenas limosas, arcillas magras Li Limo moss or orgá gáni niccos y arcillas limosas orgánicas, baja plasticidad

Li Limo moss in inor orgá gáni niccos suelos finos granosos o limosos micáceas o di diat atom omác ácea eas, s, limo limoss

tamaño predominante tamaño o una serie de tamaños con ausencia de partículas intermedios

elásticos

 Arcillas inorgánicas de elevada plasticidad, arcillas grasosas  Arcillas orgánicas de mediana o elevada plasticidad, limos orgánicas Turba, Tur ba, sue suelos los considerablemente orgánicos

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2.- MUESTREO DE SUELOS INALTERADOS REFERENCIAS: - MTC E 127 MUESTREO DE SUELOS INALTERADOS (SUPERFICIALES) -  ASTM D 1587-08: - NTP 339.169   FUNDAMENTO Este modo operativo describe la forma de obtener muestras de suelos cohesivos que conserven la estructura y humedad que tienen en su estado natural, cuando pueden tomarse superficialmente o de una profundidad a la que se llega por  excavación a cielo abierto o de una galería. Las dimensiones, forma y demás características de las muestras inalteradas, dependen del tipo de ensayo al cual van  pág. 29

 

a estar sometidas. Hay tres procedimientos generales para tomar este tipo de muestras: a)

Muestras en bloque o muestra-trozo, tomadas de la superficie del terreno,

b)

del fondo de un pozo o del piso de una galería. Muestras en bloque, tomadas de una pared vertical de un pozo o galería.

c)

Muestras cilíndricas.

OBJETIVO Esta práctica, se utiliza cuando es necesario obtener un espécimen relativamente inalte ina lterado rado o int intact acto, o, se uti utiliz liza a par para a rea realiz lizar ar las pru prueba ebass de lab labora orator torio io de las diferentes propiedades del suelo o alguna otra prueba que se pudieran afectar por la alteración del muestreo del suelo. Este modo operativo no intenta indicar todo lo concerniente acerca de la seguridad que se debe tener ala momento de realizar la prueba. Es responsabilidad del usuario de este modo operativo establecer la seguridad apropiada y prácticas de salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de su uso.

EQUIPOS Y MATERIALES EQUIPOS Se deben elegir las herramientas cortantes más adecuadas para cada tipo de suelo:

- Herramientas para tallar la muestra (paleta, cuchillos, martillo, cincel, sierra de alambre, etc.). - Hornillo o estufa, para calentar la parafina. - Recipientes, de diferentes tamaños y formas. - Herramientas para excavar. - Moldes cilíndricos o latas, con borde afilado y firme.

MATERIALES - Parafina, vendas de malla abierta y brocha para aplicar la parafina.

- Tela de algodón, aserrín, paja húmeda, etc., para empacar la muestra. - Tela plástica, papel parafinado, cuerda y demás elementos para envolver. MUESTRA Muestras en bloque de la superficie del terreno, fondo de un pozo o piso de una galería.

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PROCEDIMIENTO Descubrir la capa de la que se pretende tomar la muestra, bajando la excavación a la profundidad precisa para que el terreno descubierto esté completamente fresco y no haya pérdida de humedad. Alisar la superficie marcando el contorno de la que ha de ser la cara superior de la muestra. Excavar una pequeña zanja alrededor de la marca, dejando entre el borde de la muestra y el borde interior de la zanja unos 10 cm con el propósito de que esta operación de excavación no afecte la muestra. La zanja deberá ser suficientemente ancha para permitir las operaciones de tallado, parafinado in situ y corte. Con las herramientas apropiadas, se le da forma cúbica y el tamaño final que ha de tener, cuidando la muestra, a medida que el tallado se acerca a la cara superior y las cuatro caras laterales. Una vez que la zanja esté suficientemente honda y las caras perfiladas, se extrae la mues mu estr tra, a, co cort rtán ándo dolla co con n un cuc uchi hillllo, o, pa pallet eta a u ho hoja ja de sie ierr rra a y se re reti tira ra cuidadosamente. Si la muestra tiene suficiente consistencia, se talla la cara inferior antes de proceder  a para pa rafi fina narl rla a se aplilica ap cand ndo con co una un a a. broc br ocha ha,, re una un a pr prim era a eso capa ca de para rafi fina na a cont co ntin inua uaci ción ón cubr cu bre eo con nn ve vend nda. Se repi pite te elimer proc pr oces opaha hast sta a pa obte ob tene nerr y un recubrimiento impermeable de 3 mm de espesor como mínimo. Si la muestra no tiene suficiente consistencia antes de retirarla de la excavación, una vez tallada la cara superior y las cuatro caras laterales, debe parafinarse, en la forma indicada en el párrafo anterior. Se confina con la caja de empaque prevista y luego se corta retirándola de la excavación, parafinando la última cara una vez perfilada. Cuando por circunstancias de clima o acción directa del sol, se puede presentar  pérdida apreciable de humedad, se deberá parafinar cada cara en forma inmediata a su talla, terminando terminando estas labores labores de parafinado, cuando se despre desprenda nda la muest muestra ra por su cara inferior.  Antes de cerrar el empaque se debe colocar a la muestra una etiqueta con la siguiente información: - Procedencia, situación (se marcan las caras superior e inferior), profundidad y ubicación dentro de la obra; se cierra la caja y se coloca exteriormente otra etiqueta con los mismos datos, indicando adicionalmente advertencias de las precauciones requeridas. - Muestras en bloque de la pared del pozo o galería. - Rebajar la pared escogida, hasta que el terreno descubierto se encuentre cerc ce rca a de dell su suel elo o qu que e co conf nfor orma mará rá la mu mues estr tra, a, pr prev evie iend ndo o qu que e es este te úl últitimo mo

conserve sus condiciones originales de humedad y estructura. Se alisa la superficie y se marca el contorno. - Excavar alrededor y por detrás, dando forma al trozo, afinándolo hasta donde sea posible. - Cortar el trozo y se retira del hoyo, procediendo a su parafinado y empaque  pág. 31

 

como se escribió anteriormente. - Muestras cilíndricas, estas muestras se pueden tomar directamente usando un anillo tomamuestras de filo cortante que se ajusta al molde que tenga las dimensiones requeridas, o también con un pote de hojalata común, con un trozo de tubo o con cualquier otro recipiente metálico que tenga dimensiones adecuadas. La secuencia es la siguiente:

-  Alisar la superficie del terreno y se aprieta el molde con el anillo contra el suelo, aplicando una presión moderada. - Excavar la zanja alrededor del cilindro, manteniendo la presión hacia abajo. Se corta el suelo del lado exterior del anillo con el cuchillo, haciendo el corte hacia abajo y hacia afuera, para evitar afectar la muestra y para que el suelo continúe penetrando dentro del cilindro. - Excavar la zanja más profunda y se repite el proceso hasta que el suelo penetre bien dentro del cilindro. - Cortar la muestra por la parte baja del cilindro con una pala, cuchillo o sierra y se retira del hoyo. - Tan Tanto to la sup superf erfici icie e sup superi erior or com como o la inf inferi erior or deb deben en rec recort ortars arse e a ras ras.. Se protegen los extremos con discos de madera y se rebordean y atan con cinta aislante u otro material adecuado. Cuando se utilice como un pote de hojalata, fondo se - de hincarlo y luego demolde llenarlo con muestra, seelsellan losagujerea agujerosantes con parafina, así como la superficie superior, cuando se haya cortado la muestra. El siguiente esquema, ilustra el proceso:

MUESTRAS INALTERADA INALTERADAS S

- Nota: La longitud (a) debe ser aproximadamente de 18 cm.

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Tamaño, forma y marcado. Para ensayos CBR con muestra inalterada, un trozo de suelo con dimensión mínima de 7 pulgadas (18 cm) es suficiente, se pueden usar muestras menores. Las superficies superior e inferior deben ser  marcadas claramente con las letras S e I. Herramientas y materiales. Se deben elegir las herramientas cortantes más adecuadas para cada tipo de suelo. Las siguientes ayudarán en la obtención. Equipo

Equipo suplementario

Cuchara Cuerda

Herramientas de excavar Cuchillo de bolsillo de algodón Pala Cinta aislante Papel Recipientes Convenientes

Brocha Hornillo Parafina Destornillador Paleta Cuchillo Molde de compactación Regla Hojas sierra

Equipo improvisado Sierra de alambre Discos de madera Barra de cargas

- Trozo – Muestra (para suelos que no se deformen). El tipo más sencillo de muestra inalterada se obtiene cortando un trozo de suelo del tamaño deseado, y cubriéndolo para evitar pérdidas de humedad y roturas.

Para ob Para obte tene nerr un tr troz ozo o – mu mues estr traa de un unaa ex expl plan anac ació ión n u ot otra ra su supe perf rfic icie ie nivelada, tal como el fondo de una calicata:

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Excavar una zanja alrededor de éste  Alisar la superficie del

Profundizar la excavación y cortar los lados del trozo con el cuchillo de carnicero.

Se le separa cortando con el cuchillo, paleta u hoja de sier sierra ra y se re reti tira ra de dell hoyo cuidadosamente.

terreno y marcar el contorno del trozo

Para obtener un trozo – muestra de la cara vertical de una calicata o corte de una excavadora:

Se alisa cuidadosamente la cara de la superficie y se marca el contorno

Se excava alrededor y por detrás, dando forma al trozo gros groser eram amen ente te co con n el cuchillo de carnicero

Se corta en el trozo y se retira del hoyo cuidadosamente

Para impermeabilizar el trozo después de retirarlo del hoyo:

Se cortan y se forman tosc toscos os bord bordes es con con el cuchil cuc hillo lo de car carnic nicero. ero.  Aplicar tres capas de parafina con una

Envolver con tela de algodón u otra tela blanda. Si no se tiene la tela se refuerza con vari varias as vuel vuelta tass de cint cinta a

Se ap aplilica can n tr tres es cap capas más de parafina Nota: Un método es sumergir la muestra entera dentro de la

brocha. Dejar enfriar endure end urecer cer cad cada a cap capa ay antes de aplicar la siguiente.

aislante Not a: oEcuerda sto da una pr pro ote teccción ción ad adec ecua uada da para par a mue muestr stras as co con n cie cierta rta resist res istenc encia ia y que hayan hayan de ser usadas dentro de pocos días. Las muestras que son débiles o no vaya vayan n a usar usarse se pr pron onto to,, re requ quie iere ren n pr prot otec ecci ción ón adicional.

parafina después de aplicarfundida la primera capa con brocha. Esto requiere un gran recipiente y más can anti tida dad d de pa para rafi fina na,, pero da un revestimiento más uniforme. Surgiendo la muestra repetidas veces, la parafi par afina na pue puede de alc alcanz anzar  ar  un espesor mínimo de 1 / 8 de pulgada (3 mm). Las  pág. 34

 

muestras que han de ser  expedidas necesitan protección adicional.

- Se coloca el trozo en una pequeña caja y se empaqueta como se indica, o se aplican más capas de tela o parafina. MUESTRAS CILINDRICAS - En suelos blandos de grano fino, se pueden tomar directamente muestras cilíndrica cilín dricas, s, para el CBR con muestra inalterada inalterada o para la determ determinaci inación ón de la densidad, usando el anillo tomamuestras. Las muestras cilíndricas se pueden obtener también, con un pequeño trozo de tubo, o con cualquier otro recipiente metálico. Para otros suelos, es mejor usar un molde que se divida en sentido longitudinal. Modo de obtener una muestra usando el molde de compactar y el anillo tomamuestras: 1. Se al alis isa a la su supe perf rfic icie ie de dell te terr rren eno o y se pr pres esio iona na el mo mold lde e co con n el anil anillo lo tomamuestras contra el suelo, con una presión moderada.

2. Se excava excava una zanja zanja alrededor alrededor del del cilindro. cilindro.

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3. Se presiona presiona el molde contra el suelo suelo hacia abajo, abajo, firmemente, firmemente, usando usando la barra de carga. Se recorta el suelo junto al anillo con el cuchillo, con gran cuidado. Córtese hacia abajo y hacia fuera para evitar hacerlo dentro de la muestra. El verdadero tamaño de ésta lo corta el anillo.

4. Excava Excavarr la zanja zanja más profun profunda da y se repite repite el proceso proceso hasta que el suelo penetra bien, dentro del anillo de extensión. Nota: Si hay piedras que estorban, se sacan con cuidado y se rellena con suelo.

5. Apunt Apuntar ar este hecho en la hoja de registro registro siempre siempre que se realice. realice. 6. Cortar Cortar la muestra por la parte baja baja del molde con una pala, cuchillo cuchillo o sierra de alambre y se retira del hoyo. 7. Quitar el anillo anillo superior superior y se recort recorta a la superficie superficie de arriba; luego, luego, girando el mold mo lde e pa para ra po pone nerr la pa part rte e de ab abaj ajo o ha haci cia a ar arri riba ba,, se qu quitita a el an anilillo lo tomamuestras y se recorta esta parte.  pág. 36

 

8. Tanto la superfic superficie ie de arriba como como la de abajo deben recortarse recortarse al ras con los los extremos extre mos del molde molde.. Proteg Proteger er los extre extremos mos con disco discoss de madera y amarrar  cinta alrededor de los bordes. 9. Cualquier Cualquier lata de frutas cilíndri cilíndrica, ca, de tamaño grande, grande, quitándole quitándole la tapa, se puede usar para obtener muestras cilíndricas.

  10. Se taladran agujeros en el fondo de la lata.  lata.  

11.. Se excava excava alred alreded edor or de la lata lata de dell mi mism smo o mo modo do que con el molde molde de 11 compactar y se aprieta hacia abajo hasta que el suelo llega el fondo de ella.

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  12. Vert 12. Verter er pa para rafifina na en lo loss ag aguj ujer eros os,, se sellllan ando do el fo fond ndo o de la la lata ta.. Co Cort rtar ar la muestra con el cuchillo de carnicero y se retira del hoyo. Se corta la superficie aproximadamente ½ pulgada (1,27 cm.) bajo la parte alta de la lata y se llena con parafina.

MUESTRAS EN CAJAS - Se usan a veces cuando se requiere amplia investigación sobre muestras inal in alte tera rada das. s. Pu Pued eden en em empa paqu quet etar arse se fifirm rmem emen ente te pa para ra su ex expe pedi dici ción ón o almacenaje, pero requieren considerable cantidad de parafina.

 

Para obtener una muestra en caja: 1. Se Se excava  excava como para un trozo – muestra, luego se recorta la pieza a un tamaño ligeramente menor que la caja.

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2. Se quitan la ta quitan tapa pa y el fondo fondo de la caja caja y se coloc coloca a és ésta ta alred alreded edor or de la muestra. 3. Se rellen rellenan an los lados con par parafina afina,, luego se viert vierte e más sobre la par parte te alta de la muestra y se vuelve a colocar el fondo de la caja.

4. Se corta la muestra muestra y se retira del hoyo hoyo la caja que la contiene, contiene, dándosele dándosele la vuelta hacia arriba. 5. Se recorta la superfic superficie ie de la muestra y se sella con parafina parafina fundida, fundida, luego luego se vuelve a colocar la tapa de la caja.

3.- OBTENCION EN LABORATORIO DE MUESTRAS REPRESENTATIVASS (CUARTEO) REPRESENTATIVA

REFERENCIAS: -

MTC E-105 NTP 33 339. 9.08 089: 9: SUE UELO LOS. S. representativas (cuarteo)

Obte Ob tenc nciión

en

lab abor orat ator orio io

de

mues mu esttra rass

FUNDAMENTO Establecer los procedimientos para obtener en laboratorio la muestra necesaria para realizar los ensayos, de forma que sea representativa de la muestra total recibida. OBJETIVO Co Con n es este te pr proc oced edim imie ient nto, o, de dell to tota tall de la mu mues estr tra, a, se ob obti tien ene e un una a mu mues estr tra a representativa necesaria para la ejecución de los ensayos a realizar. El presente método de ensayo no proporciona resultados numéricos. Sin embargo, si no se sigue cuidadosamente los procedimientos aquí descritos, pueden obtenerse muestras distorsionadas para ser usadas en ensayos subsecuentes. Este método de ensayo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es res respon ponsab sabili ilidad dad del Usuari Us uario o est establ ablece ecerrlaslas cláusu clá usulas las de de su seguri seg uridad dad y sal salubr ubrida idad d correspondientes, y determinar además obligaciones uso e interpretación.

EQUIPOS  pág. 39

 

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Tamices, que cumplan con la NTP 350.001. Los siguientes son requeridos:  A. Tamiz 4,750 mm (Nº 4) B. Ta Tami mizz 2,00 2,000 0 mm (N (Nºº 10) 10) C. Tam Tamiz iz 0,4 0,425 25 mm mm (Nº (Nº 40) Mortero, con su mazo cubierto de caucho en la parte inferior. Cuarteador Cuart eador o aparat aparato o para la separa separación ción de las muest muestras. ras. En la Figura 1 se describe y muestra un diseño del aparato que puede utilizarse. Lona, para cubrir aproximadamente 2 m x 2,5 m. Pala, cucharón metálico o badilejo para manejar el material. Varilla metálica, de longitud apropiada.

PROCEDIMIENTO La muestra de suelo; tal como fue recibida, se seca al aire colocándola en forma extendida sobre una superficie plana horizontal. Se desmenuza el material, deshaciendo los terrones utilizando el mortero. Como regla general no se debe realizar el sacado en horno, porque puede influir en los resultados.

METODO A. CUARTEO MECANICO La muestra de campo se vierte en la tolva, y se distribuye uniformemente de extr ex trem emo o a ex extr trem emo, o, de ma mane nera ra qu que, e, ap apro roxi xima mada dame ment nte, e, ig igua uall ca cant ntid idad ad flfluy uya a libremente a través de cada cajuela a los recipientes colocados debajo (Figura 2).

La muestra depositada en uno de los recipientes se reintroduce al aparato las veces que sea necesario para reducir su tamaño a la cantidad especificada en el ensayo. La porción de muestra acumulada en el otro recipiente se debe reservar para otros ensayos.

METODO B. CUARTEO MANUAL Se puede usar cualquiera de los procedimientos descritos o una combinación de ambos. Se col coloca oca la mue muestr stra a sob sobre re una sup superf erfici icie e dur dura, a, lim limpia pia y hor horizo izonta ntall evi evitan tando do cualquier pérdida de material o la adición de sustancias extrañas.

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Se mezcla bien hasta formar una pila en forma de cono, repitiendo esta operación cuatro veces. Cada palada tomada de la base se deposita en la parte superior del cono, de modo que el material caiga uniformemente por los lados del mismo. Cuidadosamente se aplana y extiende la pila cónica hasta darle una base cir circul cular, ar, de espeso esp r y de diámet diá metro ro uni unifor forme, me, presio pre sionan nando dodelhac hacia ia aba abajo jo con el la cuchara laesor pala, tal manera que cada cuarteo sector contenga material original. El diámetro debe ser aproximadamente cuatro a ocho veces el espesor.  pág. 40

 

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Se pro proced cede e lue luego go a div dividi idirr dia diamet metral ralmen mente te el mat materi erial al en cua cuatro tro par partes tes iguale igu ales, s, de las cua cuales les se sep separa aran n dos cua cuarto rtoss dia diagon gonalm alment ente e opu opuest estos, os, incluyendo todo el material fino limpiando luego con cepillo o escoba los espacios libres. Los dos cuartos restantes se mezclan sucesivamente y se repite la operación hasta obtener la cantidad de muestra requerida (Figura 3).

Como una alternativa al procedimiento 6.2.2 cuando la superficie no es uniforme, la muestra de campo se coloca sobre una lona sobre la cual se homogenizada muestra original por paleo, como se ha descrito en 6.2.2. Se puede operar también, mezclando el material mediante la elevación alternativas de las esquinas de la lona tirand tir ando o hac hacia ia la mue muestr stra, a, com como o si se tra tratar tara a de dob doblar lar la lon lona a dia diagon gonalm alment ente e haciendo rodar el material.

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En cualquiera de los casos se procede a aplanar y extender la pila como y luego a dividirla o, si la superficie debajo de la lona es irregular, se coloca debajo de ésta y en el centro de la muestra una varilla que al levantar sus extremos la divida en dos partes iguales. Doblando las esquinas de la lona se sacarecto la varilla y se coloca nuevamente debajo del extremos centro dede la lalona en ángulo a la primera división y levantando ambos varilla se divide la muestra en cuatro partes iguales. Se de desc scar arta tan n do doss cua uart rtos os de mue uesstr tra a di diag agon onal alm men ente te op opue uest stos os y cuidadosamente se limpian los finos de la lona. Sucesivamente se mezcla y cuartea el material remanente hasta reducir la muestra a la cantidad deseada (Figura 4).

Cuando la cantidad de muestra es apropiada para ello, puede operarse encima de una mesa con una paleta o cuchara pequeñas, siguiendo un criterio análogo al descrito División de una muestra en dos fracciones por medio de un tamiz. Se pasa la muestra por el tamiz de que se trate. Se disgregan los terrones que aún quedan sin desmenuzar desmenuzar en la fracción retenida retenida y se tamiza de nuevo, reuniendo reuniendo lo

que pase con la misma fracción del primer tamizado. Se repite esta operación cuantas veces sea necesario hasta dejar el material retenido limpio de finos. En los casos difíciles resulta útil subdividir lo retenido mediante tamices, en dos o tres partes, con objeto de facilitar la disgregación con el mazo de caucho. En gen genera erall cua cuando ndo se tam tamice ice una mue muestr stra a rep repres resent entati ativa va (ya cua cuarte rteada ada)) par para a obtener otra fracción más fina también representativa, se ha de tamizar hasta terminar la operación con toda la muestra. Aunque se obtenga antes la cantidad de muestra muest ra necesaria para los ensayos a reali realizar, zar, debe segui seguirse rse el tamiz tamizado ado hasta el final.

CUARTEADORES CUARTEADORE S O DIVISORES MECÁNICOS DE MUESTRAS Los cuarteadores o divisores mecánicos de muestras son aparatos diseñados para dividir la muestra original en partes representativas y reducir su tamaño a cantidades apropiadas para los ensayos.  pág. 41

 

Los divisores deben estar equipados con una tolva por la cual la muestra se deposita a las cajuelas. Cada divisor debe tener un número par de cajuelas con planos inclinados de igual ancho, pero node menor de ocho para veinte para finos. de El ancho mínimo la cajuela debe sersuelos de 1,5gruesos veces elo diámetro de suelos la partícula mayor may or tam tamaño año con conten tenida ida en la mue muest stra ra a ser div dividi idida. da. Asi Asimis mismo, mo, deb debe e est estar  ar  equipado con dos recipientes para recibir las mitades de la muestra dividida. El ancho de la tolva debe ser igual o ligeramente menor que el ancho total de la cajuela. El eq equi uipo po y su suss ac acce ceso sori rios os de debe ben n se serr di dise seña ñado doss pa para ra qu que e la mu mues estr tra a flfluy uya a suavemente sin restricciones o pérdida de material. La Figura 1 muestra un gráfico referencial de un aparato divisor mecánico.

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Divisores mecánicos de muestras y cuarteo superficie limpia y nivelada.

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 Cuarteo sobre lona.

4.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL (METODO SECADO AL HORNO)

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REFERENCIAS: - MTC E 108 Determinación del contenido del contenido de Humedad de un Suelo -  ASTM D2216-71 - NTP. 339.185 – 2002.   FUNDAMENTO El comportamiento el suelo se puede comparar con el de una esponja por su capacidad para retener agua dentro de su estructura y cuya cantidad depende de las características de sus partículas (textura (textura y estructura). El contenido de humedad de un suelo es la relación existente entre la masa de agua que logra alojarse dentro de la estructura porosa del suelo, y la masa propia de las partículas de suelo. También se define el contenido de humedad de un suelo como la suma del agua libre, capilar e higroscópica. Existen diversos métodos para determinar el contenido de agua en un suelo como son la sonda de neutrones, el método TDR, método de la aguja proctor, método del Speedy, método nuclear, método del picnómetro al aire diferencial, método del alcohol metílico, a través del tacto, de manera indirecta con tensiómetro y la más utilizada en la ingeniería civil y geotecnia el método por secado al horno. La determinación del contenido de agua en un suelo es de vital importancia en el momento de tratar propiedades del mismo como la cohesión, consistencia, cambios de volumen y estabilidad mecánica.

OBJETIVO Este ensayo tiene como objetivo determinar el contenido de agua presente en una muestra de suelo.

EQUIPO El equipo necesario para llevar a cabo la determinación del contenido de humedad del suelo es el siguiente: secado: o: con capacidad para mant mantener ener temperaturas temperaturas const constantes antes de - Horno de secad 110 ± 5°c. Reci cipie pient ntes es de mu mues estr treo eo:: lo loss re reci cipi pien ente tess de debe ben n te tene nerr ca cara ract cter erís ístitica cass - Re especiales como son: su material preferiblemente aluminio o porcelana, que soporte altas temperaturas y sea resistente a la corrosión por el contacto con la humedad de las muestras. Deben estar marcados con un código que facilite su identificación.

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Equipo para ensayo de Humedad 

- Guan Guante tess co cont ntra ra al alta tass te temp mper erat atur uras as o he herr rram amie ient ntas as pa para ra ma mane neja jarr lo loss recipientes. - Balanza de precisión: con precisión de 0,01 g, previamente calibradas. - Herramientas menores: herramientas menores como son espátulas, trapos de limpieza, seguetas, entre otros. OTROS FACTORES - Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde se realizan los ensayos no deben tener variaciones de temperatura mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar. - Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al anális aná lisis is y det determ ermina inació ción n de pro propie piedade dades. s. Es pro probab bablem lement ente e la fas fase e más importante para la obtención de datos analíticos que puedan considerarse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. Su almace alm acenam namien iento to deb debe e gar garant antiza izarr que la mue muestr stra a con conser serve ve su hum humeda edad d natural. - El tamaño de la muestra que las especificaciones recomiendan están en función del tamaño máximo de las partículas de la misma. A continuación, se presenta la tabla con los tamaños recomendados por la Norma.

Masas recomendadas para las muestras de ensayo de Humedad 

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Nota: Se puede presentar la situación en la que no se cuente con el  suficiente material y esté presente una partícula de tamaño considerable. En este caso se recomienda descartar dicha partícula y dejar constancia del procedimiento realizado.

PROCEDIMIENTO - Seleccionar un recipiente de referencia y masa conocida. - Una vez seleccionada la muestra a ensayar, depositar la misma dentro del recipiente y determinar la masa del conjunto (recipiente + muestra).

Imagen 2 Peso de muestra húmeda

- Se procede a dejar el recipiente con la muestra dentro del horno, a una temperatura constante de 110 ± 5° C. Se debe dejar en el horno el tiempo suficiente para que se alcance una masa constante. Para tener seguridad de lo anterior se deben hacer mediciones de masa en intervalos de tiempo. - Una vez se haya secado el material se retira del horno y se deja secar a temperatura constante para luego determinar su peso seco. CÁLCULOS: Para determinan el contenido de humedad se deben conocer los siguientes datos: CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO Símbo Símbolo lo Descri Descripci pción ón Wr  Wh Ws Ww  Wp

Unidad Uni dades es

Masa del Recipiente Masa de Recipiente + Suelo Húmedo

Gramos (g) Gramos (g)

Masa de Recipiente + Suelo Seco Masa del agua Masa de Partículas de Suelo

Gramos (g) Gramos (g) Gramos (g)

Tabla 2 Datos para determinar porcentaje de humedad 

 El contenido de humedad del suelo se calcula mediante la siguiente ecuación: W ( %)=

W h− W s W s−W r

 x 100

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  FORMATO TOMA DE DATOS INFORME DE ENSAYO

CODIGO DE INFORME SPSA - 001/2019/LMSCA Versión:

1

ENSAYO CONTENIDO DE HUMEDAD 2 de 7 Pagina : NORMA ASTM D2216-71 (Secado al Horno) Horno) F.emisión: 25/04/2018 PROYECTO: IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A UBICACIÓN: Ex tajo tintaya chabuca norte MUESTRA : M-1 Botadero central Supe Su peri rint nten ende denc ncia ia Sostenibilidad

CANTERA: SOLICITA: DÑO. CONTRATO:

de

Proy Proyec ecto toss

de F. MUESTREO : F. EJECUCION :

ENSAYADO EN :

CONTENIDO DE HUMEDAD DESCRIPCIÓN Unidades Peso recipiente + muestra humeda gf. Peso del plato evaporador (capsula): gf. Peso recipiente + muestra seca gf. Peso de la muestra seca gf. Humedad % CONTENIDO DE HUMEDAD %

1 683.4 0 582.9 582.9 17.241 17.24

01/01/2019 01/04/2019 Lab. Mec. Suelos y concreto

2 683.4 0 582.9 582.9 17.241 ± 0.05

Observaciones: REALIZADO POR:

REVISADO POR:

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5.- CONTENIDO DE HUMEDAD EN SUELOS METODO DEL CARBURO DE CALCIO - METODO RAPIDO (SPEEDY)  REFERENCIAS: - MTC E 126 08 CONTENIDO DE HUMEDAD EN SUELOS METODO DEL CARBURO DE CALCIO METODO RAPIDO (SPEEDY)

-

 AASHTO Standards: T 217-02 (2006): Standard Method of Test for Determination of Moisture in Soils by Means of a Calcium Carbide Gas Pressure Moisture Tester. M 231 Weghing Devices Used in the Testing of Materials. R 16, Regulatory information for Chemicals Used in AASHTO Tests. T 265, Laboratory Information of Moisture Content of Soils.  ASTM Standard: E 29 Using Significant Digits in Test Data to Determine Conformance with Specifications NTP-339.250

FUNDAMENTO Determinar la humedad de los suelos mediante un medidor de humedad de gas a presión con carburo de calcio.

OBJETIVO El contenido de humedad en suelos se utiliza en la práctica de ingeniería geotécnica, tanto en el campo como en el laboratorio. Los resultados son a veces necesarios en un corto período de tiempo y en lugares donde no es práctico instalar un horno o para transp tra nsport ortar ar mue muestr stras as a un hor horno. no. Est Este e mét método odo de pru prueba eba se uti utiliz liza a par para a est estas as ocasiones. Los re Los resu sultltad ados os de es esta ta pr prue ueba ba se ha han n ut utililiz izado ado pa para ra el co cont ntro roll de ca camp mpo o de terrapl ter raplene eness com compac pactad tados os u otr otras as est estruc ructur turas, as, así com como o en la det determ ermina inació ción n del contenido de agua para el control de la humedad del suelo y la densidad seca dentro de un rango especificado. Este método puede no ser tan preciso como otros aceptados como la norma ASTM D 2216. La causa de esta inexactitud se puede suscitar, porque las muestras son demasiado pequeñas para representar adecuadamente el total del suelo, de parte de estos suelos que no terminan de romperse para exponer toda el agua disponible en su interior frente al react reactivo ivo y de otras inherentes al procedimiento, procedimiento, equipo o errores de proceso. Por lo tanto, otros métodos pueden ser más apropiados cuando se requieren resultados de alta precisión, o cuando los resultados de la prueba son sensibles a pequeñas variaciones en los valores obtenidos. Lo siguiente se aplica a todos los límites especificados en esta norma: Para los propós pro pósito itoss de det determ ermina inarr con confor formid midad ad con est estas as esp especi ecific ficaci acione ones, s, ser será á un val valor  or   pág. 49

 

observado o un valor calculado “a la unidad más cercana” en el último lugar a la derecha derech a de las cifras utilizadas utilizadas al expre expresar sar el valor límite límite de confo conformidad rmidad con ASTM E29. Este método no deberá emplearse en materiales granulares que tengan partículas tan gran gr ande dess qu que e af afec ecte ten n la pr prec ecis isió ión n de dell en ensa sayo yo;; en ge gene nera ral,l, cu cual alqu quie ierr ca cant ntid idad ad apreciable retenida en el tamiz de 4,75 mm (Nº 4) es perjudicial.

EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS EQUIPOS - Medidor de humedad de gas a presión con Carburo de Calcio (figura 1). - Balanza, será conforme a M 231, Clase G 2.

Figura 1: Medidor de humedad de gas a presión con Carburo de Calcio MATERIALES - Dos esferas de acero de 31,75 mm (1,25 pulg) de diámetro. - Cepillo y trapo de limpieza. - Cuchara para medir el reactivo de Carburo de Calcio. INSUMOS Reactivo de Carburo de Calcio.

- Nota 1: El cloruro de calcio debe estar finamente pulverizado y debe ser de un grado tal que pueda producir producir gas aceti acetileno leno de por lo menos 0,14 m3/kg (2,25 pie3/lb) de carburo. - Nota 2: La vida de almacenamiento de este reactivo es limitada, deberá emplearse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

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MUESTRA Cuan ando do se ut utililiz iza a en el me medi dido dorr de 20 20g g o 26 26g, g, co colo loca carr tr tres es cu cuch char arad adas as (2 (24g 4g Cu aproximadamente) de carburo de calcio en el cuerpo del medidor de humedad. Cuando se use el verificador super 200 D para ensayos de agregados colocar seis cucharadas (48g aproximadamente) de carburo de calcio en el cuerpo del medidor de humedad. - Nota 3: Debe tenerse extremo cuidado para evitar que el carburo de calcio se ponga en contacto directo con agua. PROCEDIMIENTO Pesar una muestra de peso exacto especificado por el fabricante del instrumento en la balanza proporcionada y colocar la muestra en la tapa del probador. Cuando se utilice de 20gena el 26g en eldel probador, colocar esferas acero de 31,75mm (1 ¼”) de diámetro cuerpo probador con eldos Carburo de de Calcio.

- Nota 4: Se seguirán las instrucciones del fabricante para el uso de las esferas de acero, especialmente cuando se ensaye arena. - Nota 5: 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 súper 200 D. Con el vaso de presión en una posición aproximadamente horizontal, insertar 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. Levantar el probador hasta una posición vertical de tal manera que el suelo en la tapa caiga dentro del vaso de presión.  Agitar 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. dispo nible. Cuando Cuando se están empleando empleando las bolas de acero en el probad probador or y cuand cuando o 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.

- Nota 7: La agitación deberá continuarse por lo menos durante 60 segundos con suelos granulares y hasta por 180 segundos 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. Cuando deje de moverse la aguja, leer el dial manteniendo el instrumento en una  pág. 51

 

posición horizontal a la altura del ojo.  Analizar el peso de la muestra y la lectura lectura del dial. Con la tapa del instrumento apuntando en dirección opuesta al operador (para evitar  la aspiración de vapor vapores), es), elimínese elimínese lentamente la presi presión ón del gas. Vacíes Vacíese e el vaso de presión y examínese el material en cuanto a terrones. Si la muestra no está comple com pletam tament ente e pul pulver veriza izada, da, el ens ensayo ayo deb deberá erá rep repeti etirse rse emp emplea leando ndo una nue nueva va muestra. Límpiese perfectamente la tapa de carburo y suelo, antes de verificar otro ensayo.

- Nota 8: Al quitar la tapa, debe tenerse cuidado para apuntar el instrumento fuera del operador para evitar la respiración de humos, y fuera de cualquier  fuente potencial de ignición para gas acetileno. 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 adicional. de humedad con respecto al peso seco y no se requiere ningún cálculo

Figura 2: Curva de conversión

INFORME Determínese el porcentaje de humedad con aproximación al porcentaje entero más próximo

 pág. 52

 

6.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE PESO UNITARIO (METODO DE LA PARAFINA) REFERENCIAS: -  ASTM D2937-71 FUNDAMENTO El peso unitario de un suelo, se puede definir como la masa de un volumen unitario de suelo, en la cual el volum volumen en incluye el volum volumen en de las partículas partículas individuales individuales y el volumen volum en de vacío vacíoss entre partí partículas culas,, bien sea que estos vacíos vacíos estén llenos de agua para lo cual sería peso unitario saturado o que estén secos para un peso unitario seco. El valor del peso unitario del suelo además de variar por la cantidad de agua que tenga el suelo (condición seca, húmeda o saturada), también dependerá de condiciones de compactación y consolidación que esté presente. Un peso unitario saturado se define como el peso de la masa de suelo saturada por  unidad de volumen, donde los vacíos están llenos de agua. Un peso unitario húmedo húmedo se defin define e como el peso de la masa de suelo por unidad de volumen, donde los vacíos del suelo contienen tanta agua como aire. Un peso unitario seco se define como el peso de la masa de suelo seco por unidad de volumen, donde los vacíos no contienen agua. La determinación del peso unitario de los suelos se puede llevar a cabo tanto en labora lab orator torio io com como o en cam campo, po, y exi existe sten n va vario rioss mét método odoss para cada una de est estas as opciones. El presente manual se ocupa de describir algunos de los procedimientos que se llevan a cabo en el laboratorio para determinar esta propiedad, siendo el

primero de ellos el método de labrado de una figura geométrica regular y el segundo el método método de inmersión inmersión de agua con con parafina. parafina. Los procedimi procedimientos entos que el present presente e manu ma nual al se de desc scri ribe ben n so solo lo so son n ap aplilica cable bless pa para ra su suel elos os co cohe hesi sivo voss si sin n gr grie ieta tass considerables.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar el peso unitario del suelo, el cual será usado como insumo en cálculos posteriores para la determinación de diferentes propiedades del suelo.

EQUIPO Método de labrado de figura geométrica regular

 pág. 53

 

- Labr Labrad ador or de mu mues estr tras as:: equi equipo po pa para ra da darr a la mues muestr tra a una una fo form rma a re regu gula lar, r, normalmente cilíndrica. Debe garantizar la sujeción de la muestra y su cuchilla o hilo debe tener suficient suficiente e filo para dejar las superf superficie iciess lo menor terminadas posible. - Calibrador pie de rey: teniendo en cuenta que el ensayo depende en gran medi me dida da de la exac exactititu tud d de dell volu volume men n que que se ca calc lcul ule, e, la lass di dime mens nsio ione ness de di diám ámet etro ro y altu altura ra de debe deben n to toma marr con con la ma mayo yorr pr prec ecis isió ión n po posi sibl ble. e. Se recomienda recom ienda que el calibrador de medid medidas as por celda digital, digital, para evitar errores del operario. - Horno de secado: con capacidad para mantener temperaturas constantes de 110 ± 5°C. - Ba Bala lanz nza a de prec precis isió ión: n: con con prec precis isió ión n de 0, 0,01 01 g, pr prev evia iame ment nte e ca calilibr brad ada a Cuchillo y herramientas misceláneas que se puedan necesitar. Método de inmersión en agua usando parafina

- Cuchillo para labrare hilo delgado Bala lanz nza a de prec precis isió ión: n: con con prec precis isió ión n de 0, 0,01 01 g, pr prev evia iame ment nte e ca calilibr brad ada a - Ba Parafina diluida. Se debe conocer su densidad. - Estufa - Vaso volumétrico OTROS FACTORES - Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde se realizan los ensayos no deben tener variaciones de temperatura mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar. - Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al anális aná lisis is y det determ ermina inació ción n de pro propie piedad dades. es. Es pro probab bablem lement ente e la fase fase más importante para la obtención de datos analíticos que puedan considerarse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. - Su almacenamiento debe garantizar que la muestra conserve su humedad natural y que no se presentes eventos de cambios de volumen en el mismo. Se debe evitar golpear las muestras y producir fisuras en las mismas PROCEDIMIENTO Método de labrado de figura geométrica regular

- De la muestra en campo, que debe ser inalterada y extraída por shelby, se

-

corta la muestra con una geometría aproximada de 5x5x11 cm. Una vez se tenga la condición anterior, se lleva la muestra al aparato labrador  se lleva está a una forma cilíndrica cuyo diámetro sea de 36mm. Cortar los extremos de la muestra en dirección perpendicular con la mayor  exactitud posible. Se recomienda que la altura de la muestra sea de 10 cm. Se procede a realizar las medidas de la muestra, correspondientes a diámetro y altura. Se recomienda realizar 3 medidas de diámetro: una superior, una central y por ultimo una superior. Por último, se lleva la muestra a la balanza y se determina su peso.

 pág. 54

 

- Si el mat materi erial al res result ultado ado del lab labrado rado es suf sufici icient ente, e, se pue puede de recoge recogerr par para a determinar contenido de humedad. Método de inmersión en agua usando parafina

Remoldear la muestra hasta obtener un cubo de lado su en peso. 3,0 y 4,0cm. a la balanza la muestra remoldeada y registrar -- Llevar - Llevando la parafina a un frasco resistente a altas temperaturas, es una estufa diluirla hasta que está presente un estado totalmente fluido. - La muestra se debe amarrar con un cordón o hilo y se sumerge en el frasco con parafina. El baño por inmersión debe cuidar que la capa sea delgada y uniforme. - Una vez se haya enfriado y secado la parafina, se lleva la muestra de nuevo a la balanza y se regis registra tra su peso, todo esto sin retirar el amarre con el hilo que se ha hecho previamente. - Poner agua en el vaso con división milimétrica, anotar su volumen inicial y sumergir en el mismo la muestra parafinada. Anotar el volumen que registra el vaso una vez la muestra se haya introducido en el mismo.

CÁLCULOS: Método de labrado de figura geométrica regular

- Área:

 A p =

 A s + 4 A c + A i 6

Donde:  pág. 55

 

 A s: área determinada con diámetro superior.  Ac : área determinada con diámetro central.  Ai : área determinada con diámetro inferior.  A p: área promedio.

- Volumen: V = A p∗ H m

Donde: V : volumen de la muestra  H m: altura de la muestra  A p: área promedio - Pe Peso so U Uni nita tari rio o hú húme medo do:: γ hum=

W m V 

Donde: γ hum: Peso Unitario húmedo W m : Peso Húmedo V : Volumen de la muestra - Peso S Se eco: W seco=

W hum 1+ w

Donde: W seco: peso seco de la muestra W hum: peso húmedo de la muestra w : Contenido de humedad - Pe Peso so Un Unititar ario io Se Seco co:: γ seco =

W seco V 

Donde: γ seco : Peso Unitario seco W seco: Peso seco V : Volumen de la muestra Método de inmersión en agua usando parafina

 pág. 56

 

  - Vo Volu lume men n de la p par araf afin ina: a: V  p=

 Pmp− P mi  ρ p

Donde: : Volumen de la parafina  P mp: peso de muestra parafinada  Pmi: peso de muestra inicial  ρ p: densidad de la parafina

- Vo Volu lume men nd de e la la m mue uest stra ra:: V m =V ad∗V  p

Donde: : Volumen de la muestra V ad : Volumen de agua desalojada V  : Volumen de la parafina  p

- Pe Peso so U Uni nita tari rio o hú húme medo do:: γ hum=

W m V m

Donde: γ hum: Peso Unitario húmedo W m : Peso Húmedo V m: Volumen de la muestra Nota: si se desea conocer el peso unitario seco, se procede a realizar los cálculos descritos para el método de muestra de geometría regular.

INFORME En el informe debe presentar la siguiente información: - Nom Nombre bre del proy proyect ecto, o, loc locali alizac zación, ión, núm número ero de sondeo sondeo,, api apique que o calica calicata, ta, número de muestra y profundidad. - Descripción y Clasificación del Suelo - Contenido de Humedad inicial - Equipos utilizados durante el ensayo. - Condición de ensayo (saturado o humedad natural) - Tipo de muestra (inalterada, remoldeada o compactada) - Valor de peso unitario húmedo y seco.  pág. 57

 

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME DN-0053/2018/LMSCA 1 Versión: DENSIDAD NATURAL (METODO DE LA PARAFINA) 6 de 7 Pagina :  ASTM D 4318 - 84 F.emisión: 25/04/2018 PROYECTO: RAMPA DE EXPLORACIONES COROCCOHUAYCO INFORME DE ENSAYO

UBICACIÓN : CANTERA: SOLICITA:

Ex tajo tintaya chabuca norte Botadero central Superintendencia de Proyectos de Sostenibilidad

DÑO. CONTRATO :

MUESTRA : F. MUESTREO :

M-1 29/08/2018

F. EJECUCION :

30/08/2018

ENSAYADO EN :

Laboratorio de suelos y c.

DENSIDAD NATURAL ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ITEM

DESCRIPCION Peso de muestra natural (gr) Peso de muestra + parafina (gr) Peso de parafina (gr) Densidad de parafina (gr/cm3) Volumen de parafina (cm3) Peso de picnometro + agua (gr) Peso de picn.+agua+muestra+paraf. (gr) Volumen de muestra+parafina (cm3) Volumen de muestra (cm3) Densidad natural (gr/cm3) Contenido de humedad (%) Densidad seca (gr/cm3) HUMEDAD NATURAL DESCRIPCION

1 434.3 441.9 7.6 0.88 8.69 1239.3 1454.9 218.7 210.01 2.068 17.84 1.755

2

 pág. 58

 

1 2 3 4 RESUMEN :

Peso de muestra húmeda + tara Peso de muestra seca + tara Peso de tara Contenido de humedad en %

(gr) (gr) (gr)

DENSIDAD NATURAL : HUMEDAD : DENSIDAD NATURAL SECA : Observaciones:

519.3 440.7 0 17.84 2.068 17.84% 1.755

REALIZADO POR:

gr/cm3 gr/cm3

REVISADO POR:

7.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE GRAVEDAD ESP ES PEC ECÍF ÍFIC ICA A - MET ETOD ODO O PI PICN CNOM OME ETR TRO O DE AGUA REFERENCIAS: - MT MTC C E 11 113 3 MÉ MÉTO TODO DO DE EN ENSA SAYO YO ES ESTA TAND NDAR AR PA PARA RA LA GR GRAV AVED EDAD AD ESPECÍFICA DE SOLIDOS DE SUELO -  ASTM D 854-10 -  AASHTO T100-70 - NTP-339-131 FUNDAMENTO Este modo operativo se utiliza para determinar el peso específico de los suelos y del relleno rellen o miner mineral al (filler) por medio de un picnómetro. picnómetro. Cuando el suelo está compuesto compuesto de partículas mayores que el tamiz de 2.38 mm (N° 8), deberá seguirse el método de ensayo para determinar el peso específico y la absorción del agregado grueso, MTC E 206. Cuando el suelo está compuesto por partículas mayores y menores que el tamiz de 2.38 mm (N° 8), se utilizará el método de ensayo correspondiente a cada porción. El valor del peso específico para el suelo será el promedio ponderado de los dos valores así obtenidos. Cuando el valor del peso específico sea utilizado en cálcul cál culos os rel relaci aciona onados dos con la por porció ción n hid hidrom rométr étrica ica del aná anális lisis is gra granul nulomé ométri trico co de suelos (modo operativo MTC E 109), debe determinarse el peso específico de la porción de suelo que pasa el tamiz de 2.00 mm (N° 10) de acuerdo con el método que se describe en la presente norma. Joseph Bowels presenta en su “Manual De Laboratorio De Suelos En Ingeniería Civil” valores típicos para algunos tipos de suelos, los cuales se muestran a continuación:

Tipo Suelo

de

Rango Gravedad Especifica  pág. 59

 

 Arena  Arena Limosa  Arcilla Inorgánica

2.65-2.67 2.67-2.70 2.70-2.80

Suelos Micas Hierro

con o

Suelos Orgánicos

2.75-3.00 Variable. Pued Pu ede e se ser  r  inferior 2.00

a

Rangos de gravedad especifica propuestos por Bowels.

  OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se pueda determinar la gravedad específica de los suelos.

EQUIPO - Picnómetro (Fiola) o Frasco Volumétrico: se debe contar con un picnómetro cuya capacidad mínima sea de 1000 ml. (1Litro) Según sea el tamaño de la muestra a ensayar, se debe manejar un picnómetro con capacidad de 2 a 3 veces mayor al volumen total de agua + muestra. - Bomba de vacío para extracción de aire. De no contar con bomba de vacío se pued puede e ut utililiz izar ar un me mech cher ero o o cual cualqu quie ierr di disp spos osititiv ivo o que que perm permitita a he herv rvir ir el contenido del picnómetro. - Horno de secado: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC. - Balanza: debe trabajar con aproximación de 0,01 g y capacidad mínima de 1kg. En función de la capacidad del picnómetro y de la acción a realizar se determinará la capacidad de la balanza. - Te Term rmóm ómet etro ro:: con con capa capaci cida dad d sufi sufici cien ente te pa para ra re regi gist stra rarr te temp mper erat atur uras as desarrollad desarr olladas as en el ensayo. Debe conta contarr con precisió precisión n de 0,1 °C, profundidad profundidad de inmersión de 1 a 3 pulgadas y aportar resultados de error máximo 0.5 °C. - Desecador o recipientes con tapa de cierre - Ca Caja ja Aisl Aislan ante te:: se reco recomi mien enda da un una a ca caja ja de icop icopor or ca capa pazz de apor aporta tarr la lass condiciones necesarias para producir el equilibrio térmico. - Embudo: el embudo debe tener una superficie totalmente lisa y su cuello debe tener ten er un diá diámet metro ro inferi inferior or al cue cuello llo del pic picnóm nómetr etro, o, asi como sup superi erior or al diámetro de las partículas (Pasa tamiz N°4). - Tamiz N° 4 (4,75 mm). - Cronometro - Recipientes: Necesarios para determinar el contenido de humedad y cuyas características cumplan lo estipulado por la INV. E-141. - Equipos menores: Dentro de este grupo se encuentran herramientas menores, que son necesarias dentro del proceso del ensayo.

 pág. 60

 

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Una vez se haya recibido el material a ensayar, separar aproximadamente 5000 g y llevarlo al horno de secado. Una vez secado y disgregado el material es tamizado y dividido en dos fracciones; Material pasa tamiz N°4 y Material retenido en tamiz N°4. Como Com o se men mencio cionó nó ant anteri eriorm orment ente e est este e pro proced cedimi imient ento o es apl aplica icable ble sol solame amente nte a material pasa tamiz N°4. Por medio del método del cuarteo se selecciona aproximadamente 500 g de material para realizar el ensayo. (Puede ser menos dependiendo el tamaño del Picnómetro). Según la Norma se recomiendan los siguientes valores en peso para las muestras,

según sea su tipo:

Masa recomendada para especímenes de prueba.

Donde: SP: Arena mal gradada SM: Arena Arcillosa Limosa SC: Arena

CALIBRACIÓN CALIBRACIÓ N DEL PICNÓMETRO Previo a la realización del ensayo se debe calibrar el equipo a emplear para la determinación de la Gravedad Específica del material que pasa el tamiz N°4 y para ello se recomienda seguir los siguientes pasos: - Lavar las superficies interiores del picnómetro, asegurándose que las mismas queden libres de grasa e impurezas y escurrir perfectamente hasta eliminar  cualquier residuo de agua existente. - Determinar la masa del Picnómetro (Wf). - Se llena hasta el aforo con agua destilada y previamente desaireada y se deja reposar por algunos minutos. - Nota: para desairear el agua se hace uso del equipo que se tenga disponible. Bien sea bomba de vacío o hirviendo el agua. Previo a empezar el ensayo y la calibración del Picnómetro el agua destilada debe estar dentro de la caja aislante. Una a vez vez llen lleno o el picn picnóm ómet etro ro hast hasta a el af afor oro o se re real aliz izan an medi medici cion ones es de - Un temperatura del agua a diferentes profundidades, verificando que estas sean uniformes y que no exista una variación mayor a 0,2 °C.  pág. 61

 

- Con el objetivo de alcanzar el equilibrio térmico se llevan dentro de la caja aislante el Picnómetro, el termómetro y la pipeta. - Se seca el picnómetro y se registra su peso lleno de agua (Wa) con una aproximación de 0,01 g. - Se regi regist stra ra la te temp mper erat atur ura a de dell ag agua ua en es ese e mome moment nto o co con n el te term rmóm ómet etro ro prev previa iame ment nte e disp dispue uest sto o en la caja caja aisl aislan ante te,, obte obteni nien endo do as asíí Ti co con n una una aproximación de 0,1 °C. - Se realiza el mismo procedimiento para cada uno de los Picnómetros que hayan sido dispuestos en la caja aislante, para luego dejarlos allí mismo y esperar que se lleve a cabo de nuevo el equilibrio térmico. Nota: se deben obtener Nota: obtener por lo menos menos 5 medicio mediciones nes de temperat temperatura ura y   pesos para para cada uno uno de los los Picnómetros. Picnómetros.

- Se calcula el volumen de cada Picnómetro mediante la siguiente ecuación: VP=

W a T i−W f 

 ρw T i

Donde: VP: Volumen del Picnómetro. W a : Peso Picnómetro lleno de agua a la temperatura de calibración. W f : Masa Picnómetro vacío.  ρw T i : Densidad del agua a la temperatura de calibración. La densidad del agua a las diferentes temperaturas la presenta la Norma, así como el coeficiente de temperatura (k) y se presenta a continuación:

PROCEDIMIENTO La determinación de la gravedad específica se puede llevar a cabo con muestras húmedas o secas. Las muestras húmedas corresponden a aquellos tipos de turba (suelos altamente orgánicos).

 pág. 62

 

Peso específico (G) del agua y factor de corrección (K) para temperaturas entre 18 °C y 32.9 °C. Temp

G 

K 

0.9986 1.0004

18

0.1

 

 

60

4

Temp

G 

  19

0.1

 

 

K 

0.9984

1.000

41

2

 

Temp

G 

20

0.9982

0.1

 

21

 

K 

 

1 0

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

 

58

4

 

56

3

 

54

3

 

52

3

 

50

3

 

49

3

 

47

2

 

45

2

0.998

0.9998

0

8

21

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

 

798 96

7

 

93

7

 

91

7

 

89

7

 

87

6

 

85

6

 

83

6

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.9973 0.9991  

29

1

 

27

0

 

24

0

 

22

0

 

20

0

 

39

2

 

37

1

 

35

1

 

33

1

 

31

1

 

29

1

 

27

0

 

25

0

0.9978

0.999

 

78

6

 

75

5

 

73

5

 

70

5

 

68

5

 

65

4

 

63

4

 

60

4

 

58

4

0.9971

0.998

 

4

8

 

2

8

  22

8

 

24

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

 

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

  25

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

699

 

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9  

 

 

97

7

 

94

7

19

0

 

17

0.9999

 

15

9

 

13

9

 

10

9

 

8

8

 

6

8

 

4

8

0.9976 0.9993

23

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

 

54

3

 

51

3

 

49

3

 

46

2

 

44

2

 

42

2

 

39

2

 

37

1

 

34

1

26

0.9968 0.9986   78     76     73     70  

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

8

 

 

68

4  pág. 63

 

0.6 0.7 0.8 0.9

 

17 17

89

 

14

9

 

12

9

 

9

9

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

a.

0.7 0.8 0.9

0.9965 0.9983

27  

51

3

 

48

2

 

46

2

 

43

2

 

40

2

 

37

1

 

34

1

 

32

1

 

29

1

G 

30

0.995 7

0.997 4

 

64

4

 

61

4

 

58

3

 

55

3

 

52

3

 

49

3

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

 

91

7

 

89

7

 

87

6

 

84

6

0.9963

0.998

 

23

0

 

20

0

 

17

0

 

14 14

79

 

11

9

 

8

9

 

6

8

 

3

8

 

0

8

  28

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Temp

 

0.6

K 

 

Temp

G 

31

0.995 4

0.997 1

 

33

1

 

30

1

 

27

0

 

24

0

 

21

0

 

18 18

69

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

 

0.6 0.7 0.8 0.9  

 

65

 

63

 

60

 

57

 

0.996

     0.9977

 

94

7

 

91

7

 

88

6

 

85

6

 

82

6

 

79

6

 

76

5

   

73 70

5

29

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

K 

 

 

5

Temp

G 

32

0.995 1

0.996 8

2

8

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

 

499

 

K 

 

8

 

96

7

 

93

7

 

90

7

 

86

6

0.7 0.8 0.9

 

46

2

 

43

2

 

40

2

0.7 0.8 0.9

 

15

9

 

12

9

 

8

9

0.7 0.8 0.9

 

83

6

 

80

6

 

77

5

Procedimiento para muestra secada al horno: Suelos con su humedad natural. El procedimiento para determinar el peso específico de los suelos a su humedad natural es como sigue: -  Anótese en una planilla de datos toda la información concerniente a la muestra como: obra, N° de sondeo, N° de la muestra y cualquier otro dato pertinente. - Colóquese en la cápsula de evaporación una muestra representativa del suelo. La cant cantid idad ad nece necesa sari ria a se es esco coge gerá rá de ac acue uerd rdo o con con la ca capa paci cida dad d de dell picnómetro. Capacidad del picnómetr o 100 250

Cantidad requerida apr ox oximadamente 25 – 35 55 – 65

500

120 – 130

- Empleando una espátula, mézclese el suelo con suficiente agua destilada o desmineralizada, hasta formar una masa pastosa; colóquese luego la mezcla  pág. 64

 

-

-

-

-

-

en el picnómetro y llénese con agua destilada hasta aproximadamente la mitad del frasco. Para remover el aire atrapado, conéctese el picnómetro a la línea de vacío hasta obtener una presión absoluta dentro del frasco no mayor de 100 mm de merc me rcur urio io.. El tiem tiempo po de apli aplica caci ción ón de dell va vací cío o de depe pend nder erá á de dell titipo po de su suel elo o ensayado. Como proceso alternativo, el aire atrapado puede ser removido calentando la suspensión levemente durante un período mínimo de 10 minutos, rotando ocasionalmente el picnómetro para facilitar la expulsión de aire. El proceso de calentamiento debe adelantarse con mucho cuidado, porque pueden ocurrir  pérdid pér didas as de mat materi erial. al. Las mue muestr stras as que sea sean n cal calent entada adass deb deberá erán n dej dejars arse e enfriar a la temperatura ambiente. Llénese el picnómetro con agua destilada hasta que el fondo del menisco coincida con la marca de calibración en el cuello del picnómetro y, usando un papel absorbente, remuévase con cuidado la humedad de la parte interior del picnómetro y su contenido con una aproximación de 0.01 g. Inmediatamente después de la pesada, agítese la suspensión hasta asegurar una temperatura uniforme y determínese la temperatura de la suspensión con una aproximación de 0.1 °C introduciendo un termómetro hasta la mitad de la profundidad del picnómetro. Transfiérase con mucho cuidado el contenido del picnómetro a una cápsula de evaporación. Enjuáguese el picnómetro con agua destilada, hasta asegurarse que toda la muestra ha sido removida de él. Introdúzcase la cápsula de evaporación con la muestra en una estufa a 105 ± 5°C (221 ± 9 °F), hasta peso constante. Sáqu Sá ques ese e la mu mues estr tra a seca seca del del ho horn rno, o, déje déjese se en enfr fria iarr a la te temp mper erat atur ura a del del laboratorio y determínese el peso del suelo seco con una aproximación de 0.01g.  Anótense todos los resultados en la planilla. planilla. Suel Su elos os seca secado doss a la estu estufa fa.. El proc proced edim imie ient nto o pa para ra dete determ rmin inar ar el peso peso específico de los sólidos en suelos secados al horno, debe consistir de los siguientes pasos:

identificar la muestra. -  Anótese en la planilla toda la información requerida para identificar - Séquese el suelo al horno hasta obtener la condición de peso constante. El horno debe estar a una temperatura de 105 ± 5 °C (221 ± 9 °F). Sáquese la muestra de la estufa y déjese enfriar a la temperatura del laboratorio; debe prot proteg eger erse se cont contra ra un una a gana gananc ncia ia de hu hume meda dad d ha hast sta a qu que e se sea a pe pesa sada da.. Selecciónese una muestra representativa; la cantidad requerida dependerá de la capacidad del picnómetro que se va a utilizar (véase la tabla del numeral 6.1). Pésese la muestra con aproximación de 0.01 g. Después de pesado, transf tra nsfiér iérase ase el sue suelo lo al pic picnóm nómetr etro o ten tenien iendo do mucho mucho cuidad cuidado o de no perder  perder  materi mat erial al dur durant ante e la ope operac ración ión.. Par Para a evi evitar tar posibl posibles es pérdid pérdidas as del materi material al prev previa iame ment nte e pe pesa sado do,, la mu mues estr tra a pu pued ede e se serr pesa pesada da desp despué uéss de que que se tran transf sfie iera ra al picn picnóm ómet etro ro.. Es Esta ta even eventu tual al pé pérd rdid ida a ba baja jará rá el va valo lorr de dell peso peso específico calculado.

- Llénese el picnómetro hasta la mitad de su contenido con agua destilada sin burbujas de aire y déjese reposar la suspensión durante la noche.  pág. 65

 

- Extráigase el aire atrapado dentro de la suspensión del suelo en agua por uno de los dos métodos descritos en el numeral 6.1. - Si la extracción de aire se realizó calentando la suspensión, déjese enfriar el picnómetro y su contenido durante la noche. - Realícense los pasos subsiguientes del ensayo en la misma forma que los indicados para suelos a su humedad natural. planilla. -  Anótense todos los datos en la planilla. b. Pro Proced cedimi imient ento op para ara mue muestr straa h húm úmeda eda:: - Una vez se determine el tamaño de muestra recomendado para realizar la prueba, se dispersa por medios mecánicos o manuales el material y se le agrega aproximadamente 100 ml de agua desaireada. -  A partir de este momento se llevan a cabo exactamente los mismos pasos descritos para muestras secadas en el horno, con excepción del primer paso. SUGERENCIAS - No se debe utilizar la misma curva de calibración para todos los picnómetros de igual capacidad. Cada uno de los picnómetros, aún los de igual capacidad, tienen pesos diferentes; por lo tanto, deberán ser individualmente calibrados. Si el picnómetro no está limpio, la curva de calibración no será válida, porque cambia su peso. También, si la parte interior del cuello del picnómetro no está limpia, limpi a, se forma formará rá un menis menisco co irregular. Cuando se calibra el picnómetro picnómetro para una temperatura menor que la del laboratorio, hay una tendencia a que se condense agua en la parte interior del picnómetro, aun cuando se haya tenido mucho cuidado en el secado y la pesada se haya realizado rápidamente. Siempre que sea posible, la pesada debe hacerse a la misma temperatura a la cual está el picnómetro. - Se debe evitar el uso de agua que contenga sólidos disueltos. Es esencial que se use exclusivamente agua destilada o desmineralizada, para asegurar la continua validez de la curva de calibración. -  Algunos suelos hierven violentamente al someterlos a una presión de aire reducida. En esos casos, es necesario aplicar una reducción gradual de la presión o utilizar un frasco de mayor tamaño. - Llénese el picnómetro con agua destilada y sin burbujas de aire, hasta un nivel ligeramente menor por debajo de la marca y aplíquese vacío nuevamente hasta que a la suspensión se le haya extraído la mayor parte del aire; remuévase con

cuidado el tapón del picnómetro y obsérvese cuánto baja el nivel del agua en el cuello. Si la superficie de agua baja menos de 3 mm no es necesario seguir  aplicando vacío. En el caso en que la superficie del agua baje más de 3 mm, se deberá seguir aplicando vacío hasta lograr esta condición. - La remoción incompleta del aire atrapado en la suspensión del suelo es la causa más importante de error en la determinación de pesos específicos y tenderá a bajar el peso específico calculado. Se deberá extraer completamente el aire de la suspensión aplicando vacío o calentando. La ausencia de aire atrapado debe ser verificada como se describió

 pág. 66

 

CALCULOS El valor de la Gravedad Especifica se determina mediante la siguiente ecuación: Gs =

  W s xK 

W  +W  −W  Donde: G s : Gravedad Específica. W s: Masa del Suelo Seco. W a : Masa del Picnómetro lleno de agua a la temperatura de calibración. W b : Masa del Picnómetro más mezcla (suelo + agua).  K : Factor de corrección. Coeficiente de temperatura. s

a

b

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME SPSA - 001/2019/LMSCA Versión: 1  GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS SOLIDOS DE UN SUELO (METODO DEL PICNOMETRO) Pagina : 4 de 7 NORMA ASTM D854:2002 F.emisión: 25/04/2018 PROY PR OYEC ECTO TO:: IMPE IMPERM RMEA EABI BILI LIZA ZACI CION ON DEPO DEPOSI SITO TO DE DE R REL ELAV AVES ES FASE FASE 2A Ex tajo tintaya chabuca norte M-1 UBICACIÓN: MUESTRA : CANTERA: Botadero central F. MUESTREO : 01/01/2019 Supe Superi rint nten ende denc ncia ia de Proy Proyec ecto toss de 01/04/2019 SOLICITA: F. EJECUCION : Sostenibilidad Lab. Mec. DÑO. Suelos y CONTRATO: ENSAYADO EN : concreto METODO HUMEDO METODO DE ENSAYO: CLASIFICACIÓN  : (ASTM D2487) N.P MATERIAL EXCLUIDO: GRAVEDAD ESPECÍFICA DESCRIPCIÓN Unidades 1 2 Temperatura controlada: ºc 20 20 Volumen de la Muestra a 20 ºC (ml): cm³ 234.5 234.5 INFORME DE ENSAYO

Peso de la fiola + agua Peso de la Fiola + agua + peso del suelo Peso del plato evaporador (capsula): Plato evaporador (capsula) + suelo seco: Peso del suelo seco (Ws):

gf. gf. gf. gf. gf.

1240 1618.4 0 612.9 612.9

1240 1618.4 0 612.9 612.9  pág. 67

 

k(correción de temperatura) Gravedad Específca aparente

Gravedad especifica Tx/ 20ºC

1.0001 2.614 2.

 

2.614

1.0001 2.614

± 0.05

Observaciones: REALIZADO POR:

REVISADO POR:

 

8.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO Y LIMITE PLÁSTICO LÍMITE LÍQUIDO REFERENCIAS: - MTC E 110 DETERMINACIÓN DEL LIMITE LIQUIDO DE LOS SUELOS -  AASHTO T 89-02 -  ASTM D 4318- 00 - NTP 339.129   FUNDAMENTO  Albert Mauritz Atterberg definió los límites de consistencia de los suelos finos, con el fin de caracterizar su comportamiento. Estos límites son: Límite de Cohesión, Límite de Pegajosidad, Límite de Contracción, Limite Plástico y Limite Líquido. El Límite Líquido se define como el porcentaje de humedad del suelo, por debajo del cual cu al se pr pres esen enta ta un co comp mpor orta tami mien ento to pl plás ástitico co.. Cu Cuan ando do lo loss su suel elos os al alca canz nzan an porcentajes porcen tajes de humeda humedad d mayor mayores es al lími límite te líquido, su compor comportami tamiento ento será el de un fluido viscoso.

 pág. 68

 

Estados del Suelo. Límites de Plasticidad.

  Este límite además de ser un parámetro esencial esencial para la clasificación clasificación de los suelos, puede ser útil para determinar problemas de potencial de volumen, para estimar  asentamientos en problemas de consolidación y en conjunto con el Límite plástico para predecir la máxima densidad en estudios de compactación. En la de dete term rmin inac ació ión n de co corre rrela laci cion ones es de lo loss su suel elos os co como mo la co comp mpre resi sibi bililida dad, d, permeabilidad y compactibilidad, es usado el límite líquido en conjunto con el límite plástico y el índice de plasticidad.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Limite Líquido. - Índice de Flujo. - Primer parámetro para determinar Índice de Plasticidad.

EQUIPO -  Aparato de Casa Grande: la cuchara o cazuela de Casa Grande es el aparato apar ato usado en ingeniería civil y geotecnia, para determinar el límite líquido de los suelos. Compuesto por una cazuela normalmente de bronce, la cual esta fija a un dispositivo de rotación por manivela, que permite la elevación y la caída (10mm) de la cazuela produciendo un golpe de rebote contra la base del aparato. - Ranurador: es un elemento clave en la realización del ensayo. Normalmente hecho de acero inoxidable y de forma plana o curva, con el cual se realiza la ranura en el material de ensayo. Puede hacer parte de este un bloque de acero de dimensiones exactas y con el cual se realiza la verificación de la altura de caída de la cazuela.  pág. 69

 

- Balanza: debe trabajar con aproximación de 0,1 g o 0,1 % del peso de la muestra. - Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC. - Tamiz Nº 40 (425 µm).

Cazuela o Aparato de Casa Grande

Recipientes: s: todos los neces necesarios arios para determ determinar inar el conte contenido nido de humeda humedad dy - Recipiente cuyas características cumplan lo estipulado. - Espátula: Debe ser de hoja flexible con una longitud que oscile entre 75-100 mm y un ancho de 20 mm. - Placa de vidrio esmerilado: Debe ser lo suficientemente grande para trabajar  con comodidad el material y maniobrar sin problema la espátula.

 pág. 70

 

Equipo de Laboratorio para Ensayo

Equipo de Laboratorio para Ensayo

MUESTRA Lass mu mues estr tras as de do dond nde e se to tome me el ma mate teri rial al de en ensa sayo yo,, de debe ben n se serr mu mues estr tras as La repr re pres esen enta tatitiva vass y su hu hume meda dad d na natu tura rall se de debe be ma mant nten ener er ha hast sta a el mo mome ment nto o inme in medi diat atam amen ente te an ante teri rior or al en ensa sayo yo.. Te Teni nien endo do en cu cuen enta ta la No Norm rma a pa para ra la determinación de Limite Liquido se requiere material que pase el tamiz Nº40 (425 µm) en una cantidad de por lo menos 150 g.

AJUSTE DEL APARATO DE ENSAYO Periódicame icamente nte es necesario realizar una inspe inspección cción de las condiciones condiciones del aparat aparato o Periód de ensayo, para garantizar que los datos obtenidos a través de su operación sean confiables. Se debe tener en cuenta: - Que las partes de conexión del aparato no presenten corrosión u oxidación. - Que la cazuela y la base no presenten deformaciones ni desgaste excesivo. - Que la altura de caída libre de la cazuela este dentro del rango de 10 ± 2mm. - Inspeccionar que el ranurador no tenga deformaciones y así garantizar un corte preciso.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA El ensayo se realizará por el método de preparación de vía húmeda, siguiendo los siguientes pasos: - Por medio de métodos visuales y manuales se debe garantizar que el material no contenga granos que sean retenidos por el tamiz Nº40 (425 µm). Una vez se esté seguro de la situación anterior, con ayuda de agua destilada y una espátula se prepara el material variando su humedad de manera que se requieran golpes en el rango de 15-35 para cerrar su ranura. Nota:: En caso Nota caso que que el mate materi rial al cont conten enga ga un po porc rcen enta taje je im impo port rtan ante te de  partículas  partícula s mayores a 425 µm se debe secar el material al aire y realizar el  tamizado correspondiente.

- Una vez realizada la mezcla del material, verificar de nuevo la no existencia de material con diámetro mayor a 425 µm. De encontrar la existencia de este, remove rem overrrealizar las par partíc tícula ulas s man manual ualmen mente te cuando cuando esto estosesea pos posibl ible. e. laDesiguiente no ser  posible este procedimiento manualmente, procede de manera: • Se cub cubre re el mat materi erial al con agu agua a dent dentro ro de un rec recipi ipient ente e con el fin de eli elimin minar  ar  terrones y evitar que partículas finas se adhieran a partículas gruesas. • Ver Verter ter el mat materi erial al sob sobre re un tami tamizz Nº40 qu que e desc descans ansa a sobre un re recip cipien iente te limpio, y con suficiente agua y creando remolinos manualmente, se deben lavar las partículas de grava y arena retenidas en el tamiz Nº 40 para luego retirarlas.  pág. 71

 

• El mat materi erial al que pas pasa a `por el tam tamiz iz Nº 40 debe llllev evar arse se a un proce proceso so de reducc red ucción ión de hum humeda edad, d, has hasta ta llegar llegar al valor valor nec necesa esario rio para para obt obtene enerr el cerramiento de la abertura en un intervalo de 15-35 golpes.

PROCEDIMIENTO

- Una vez se haya preparado el material, se coloca una parte de este en la cazu cazuel ela a y se comp compri rime me y exti extien ende de so sobr bre e la mi mism sma, a, pr proc ocur uran ando do no de deja jar  r  burbujas de aire y que su máximo valor de profundidad sea aprox. 10mm. - Haciendo una pasada de arriba hacia abajo y manteniendo el ranurador normal a la superficie de la cazuela, se realiza la ranura lo más uniforme posible. Nota:: Cuan Nota Cuando do se cuen cuente te con con suel suelos os qu que e pr pres esen ente ten n ag agri riet etam amie ient nto o y  desquebrajamiento en el momento de pasar el ranurador, se debe hacer la ranura en etapas y con fuerza normal menor.

- Se acciona la cazuela a una razón de aprox. 2 golpes por segundo, contando el número de golpes necesario hasta que el talud de la ranura se cierre a lo largo de 13mm 13mm.. La ra ranu nura ra debe debe cerr cerrar arse se po porr fluj flujo o de dell suel suelo, o, ma mass no po porr el desplazamiento del suelo sobre la cazuela.

Muestra antes de accionar la cazuela

 pág. 72

 

 Muestra después de accionar la cazuela

- Se extrae una parte del suelo presente en la cazuela, asegurándose que sea de lado y lado de la ranura y se coloca en un recipiente de masa conocida y se tapa. - El suelo sobrante se pasa a la zona de mezclado y con ayuda agua destilado se varía la humedad de este según se necesite aumentar o disminuir el número de golpes. - Se lava y se limpia tanto el ranurador como la cazuela y se realizan dos tanteos más. - Es necesario que los datos de golpes estén comprendidos en los siguientes intervalos. 25-35, 20-30, 15-25.

Recolección de Muestra para determinar Porcentaje de Humedad 

 

- Se registra el valor del peso de recipiente más la porción de suelo. Se somete a secado en el horno a una temperatura de ±110ºC y una vez se obtengan valores de masa constante se registra el peso de suelo seco más recipiente. CÁLCULOS - Contenido de Humedad de cada una de las muestras tomadas  pág. 73

 

w ( %)=

W w W s

 x 100

Donde: w: Contenido de Humedad Ww: Peso de agua presente en la masa de suelo Ws: Peso seco de los solidos - Curva de Fl Fluidez uidez.. Con Contenid tenido o de Hume Humedad dad vvss N Número úmero de Golpes Golpes

Grafico para determinar el Limite Liquido

Limite Líquido. Se determina el Limite Liquido como el Contenido de Humedad en Porcentaje correspondiente al corte de la línea de tendencia en los 25 golpes.

LÍMITE PLÁSTICO REFERENCIAS: - MT MTC C E 11 111 1 DE DETE TERM RMIN INAC ACIO ION N DE DEL L LI LIMI MITE TE PLAS PLASTI TICO CO (L. (L.P. P.)) DE LO LOS S SUELOS E INDICE DE PLASTICIDAD (I.P.) -  AASHTO T 90-00 (2004) -  ASTM D 4318-00 CONCEPTO El límite plástico fue definido por Atterberg como la frontera que existe entre los estados plástico y semisólido del suelo. En términos de laboratorio este límite es definido defini do como el momen momento to en térmi términos nos de conten contenido ido de humed humedad, ad, en que rollitos rollitos de aproxi apr oximad madame amente nte 3 mm de diá diámet metro ro emp empiez iezan an a pre presen sentar tar des desmor morona onamie miento nto y  pág. 74

 

agrietamiento. Es importante resaltar que el diámetro de los rollitos fue propuesto por  Terzaghi, dado que Atterberg nunca especifico este parámetro. El índice de plasticidad es la diferencia entre los valores de Limite Liquido y Limite Plástico. Un Índice de plasticidad bajo, significa que un pequeño incremento en el contenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el contrario, un índice de plasticidad alto, indica que para que un suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran cantidad de agua.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Limite Plástico.

- Índice de Plasticidad. EQUIPO - Placa de vidrio esmerilado: debe ser lo suficientemente grande para realizar sin problema los rollos de suelo.

Equipo para Limite Plástico

- Espátula: debe ser de hoja flexible con una longitud que oscile entre 75-100 mm y un ancho de 20mm. --

Capsula de porcelana. Capsulaspara paraEvaporación: determinar elpreferiblemente contenido de humedad Balanza: debe trabajar con aproximación de 0,01gr Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC. Calibrador: debe trabajar con aproximación de 0,1cm  pág. 75

 

  MUESTRA La Lass mu mues estr tras as de do dond nde e se to tome me el ma mate teri rial al de en ensa sayo yo,, de debe ben n se serr mu mues estr tras as repr re pres esen enta tatitiva vass y su hu hume meda dad d na natu tura rall se de debe be ma mant nten ener er ha hast sta a el mo mome ment nto o inme in medi diat atam amen ente te an ante teri rior or al en ensa sayo yo.. Te Teni nien endo do en cu cuen enta ta la No Norm rma a pa para ra la determinación de Limite Liquido se requiere material que pase el tamiz Nº40 (425 µm) en una cantidad de por lo menos 15gr.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Del suelo preparado para la realización del ensayo del límite líquido se toma una porción de mínimo 15 g. A continuación, se lleva su estado de humedad hasta que el material permita formar rollos y el mismo no se pegue al ser manipulado con las manos. La reducción de humedad, se puede realizar por moldeo con espátula o exponiendo la muestra a corrientes de aire.

PROCEDIMIENTO - Se selecciona una porción de aproximadamente 1,5 – 2,0 g, de la muestra previamente preparada. - Se hace rodar la porción de muestra entra la palma de la mano o los dedos y la placa de vidrio esmerilado, aplicando una presión constante y no superior a la necesaria para formar rollos. - Se debe formar un rollo de diámetro uniforme en la totalidad de la longitud, hasta que este alcance un diámetro de aproximadamente 3,2mm. Nota: La velocidad de la operación debe oscilar entre 60 y 90 ciclos por  minuto. Un ciclo se refiere al recorrido de la mano hacia adelante y hacia

atrás. Esta operación se debe realizar en un tiempo no mayor a dos minutos.

Diámetro Requerido del Rollo de Suelo.

alcanz nzar ar es este te diáme iámettro el ro rolllo no pr pres esen enta ta ag agri riet etam amie ient nto o y - Si al alca desmor des morona onamie miento nto,, se tiene tiene un mat materi erial al con hum humeda edad d superi superior or a su lím límite ite

 pág. 76

 

plástico. En tal caso se junta de nuevo todo el material formando una esfera, manipulándola con las manos, produciendo así su pérdida de humedad. - Se repiten los pasos anteriores hasta lograr que una vez el material alcance el diámetro de 3,2 mm, se produzca un agrietamiento y desmoronamiento del mismo. - Se colocan en un recipiente de masa conocida y se registra el peso de muestra más recipiente. Nota: Se deben poner dentro del recipiente por lo menos 6 g de nuestra.

Peso de Muestra de Suelo más Recipiente

  CÁLCULOS - Contenido de Humedad de cada una de las muestras tomadas. w ( % )=

  Donde: w  : Contenido de Humedad

W w W s

 x 100

W w: Peso de agua presente en la masa de suelo W s: Peso seco de los solidos

- Limite Plástico  LP=

W 1 + W 2 + . . . + W n   x 100 n

Donde:  LP : Limite Plástico W : Humedad Natural n: Número de puntos de humedad tomados

- Índice de Plasticidad  pág. 77

 

 IP =¿− LP

Donde:  IP : Índice de Plasticidad ¿ : Limite Liquido  LP : Límite Plástico

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME SPSA - 001/2019/LMSCA Versión: 1  LÍMITES DE ATTERBERG Pagina : 6 de 7  ASTM D 4318 - 84 F.emisión: 25/04/2018 PROYECTO: IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A M-1 UBICACIÓN: Ex tajo tintaya chabuca norte MUESTRA : CANTERA: Botadero central F. MUESTREO : 01/01/2019 Superintendencia de Proyectos de SOLICITA: F. EJECUCION : 01/04/2019 Sostenibilidad DÑO. Lab. Mec. Suelos INFORME DE ENSAYO

ENSAYADO EN:

CONTRATO:

y concreto

DETERMINACION DEL LIMITE LIQUIDO Capsula: UNID B-1 B-2 Peso del suelo humedo + capsula: gf 27.1 29.5 Peso del suelo seco + capsula: gf 24.1 26.1 Peso de la capsula gf 14.7 15.7 Peso del suelo seco: gf 9.4 10.4 Peso del agua: gf 3 3.4

B-3 27.7 24.15 13.5 10.7 3.6

Contenido de Humedad:

33.33

%

31.91

32.69

 pág. 78

 

Numero de golpes:

   %    D    A    D    E    M    U    H    E    D      O    D    I    N    E    T    N    O    C

N°

30

25

18

34.0

f(x) = − 2.68 ln(x) + 41.14 33.0

32.0

31.0 10

100

N° DE GOLPES

DETERMINACION DEL LIMITE PLASTICO Capsula:

Peso del suelo húmedo + capsula: Peso del suelo seco + capsula: Peso de la capsula Peso del suelo seco: Peso del agua: Contenido de Humedad:

UNID

P-1

P-2

P-3

gf gf gf gf gf %

18.9 18.25 14.9 3.4 0.6 19.4

20 19.38 16.2 3.2 0.6 19.5

-

  Limite Liquido: Limite Plástico: Índice de Plasticidad: Ipc: Pasante de la malla # 40 Observaciones:

REALIZADO POR:

 

RESULTADOS 32.65% 19.45% 13.20%

± ± ± 9.23% 42.42%

REVISADO POR:

0.05 0.05 0.05

 pág. 79

 

9.- DETERMINACION DE LOS FACTORES DE CONTRACCION DE LOS SUELOS REFERENCIAS: - MTC E 112 DETERMINACION DE LOS FACTORES DE CONTRACCION DE LOS SUELOS -  AASHTO T 92-68 -  ASTM 0427-61 NTP P 339 339.14 .140: 0: SUELOS SUELOS.. Det Determ ermina inació ción n de los fac factor tores es de contra contracci cción ón de - NT suelos mediante el método de mercurio. FUNDAMENTO Establecer procedimientos para la determinación de los factores de contracción de suelos, mediante el Método del Mercurio. Este método de prueba proporciona un procedimiento para la obtención de los datos que son usados para calcular el límite de contracción y la relación de contracción.

OBJETIVO Este método usa mercurio que es una sustancia peligrosa. El método de prueba  ASTM D4943 no usa mercurio y es una alternativa aceptable para este procedimiento.

 pág. 80

 

Los limites líquido, plástico y de contracción son a menudo definidos como los límites  Atterberg, Sus respectivos contenidos de humedad distinguen las fronteras de los varios estados de consistencia de suelos cohesivos. Este método se efectúa solo en aquella porción de un suelo que pase el tamiz 425 µm (Nº 40). La contribución relativa de esta porción de suelo debe ser considerada cuando se use este método para evaluar las propiedades del suelo como un todo. Los fa Los fact ctor ores es de co cont ntra racc cció ión n cu cubi bier erto toss en es este te en ensa sayo yo pu pued eden en dete determ rmin inars arse e únic ún icam amen ente te en su suel elos os bá bási sica came ment nte e fifino noss (c (coh ohes esiv ivos os), ), lo loss cu cual ales es ex exhi hiba ban n un una a resistencia en seco cuando son secados en aire. Se supone normalmente que el término límite de contracción, expresado como un porcentaje del contenido de agua, representa la cantidad de agua necesaria para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, cuando se halle en su relación de vacíos más baja, obtenido ese valor por secamiento (generalmente en el horno). Así, el concepto del límite de contracción puede emplearse para evaluar el potencial de contracció contr acción n o sea la posib posibilidad ilidad de que se desar desarrollen rollen grietas grietas en obras que incluyen suelos cohesivos o ambos. Los datos obtenidos obtenidos con este método de prueba pueden ser usados para calcular calcular la contracción con suelos cohesivos y la contracción lineal.

EQUIPOS, E INSUMOS - Plato MATERIALES de evaporación, de porcelana, de 140 mm (4 1/2") y de 150 mm (6") de diámetro, aproximadamente. - Balanza, con sensibilidad de 0,1 g y conforme a los requerimientos de balanzas de la clase GP2 en la especificación ASTM D4753. contracción o cápsu cápsula, la, de porcel porcelana ana o de metal monel (aleac (aleación ión de - Plato para contracción níquel y cobre) con una base plana y de 44 mm (1 3/4 ") de diámetro y 12 mm (1/2") de altura. MATERIALES - Espátula, de 76 mm (3") de longitud y con 20 mm (3/4 ") de ancho. - Escantillón, de acero de 150 mm (6") o más de longitud. - Recipiente de vidrio, con 57 mm (2 1/4") de diámetro y 31 mm (1 1/4") de altura, con bordes lisos y nivelados. de mercurio. vidrio, con tres patas metálicas salientes para sumergir la muestra de - Placa suelo en - Placa de vidrio, Una placa plana de vidrio lo suficiente grande para cubrir la copa de vidrio. - Probeta graduada de vidrio, teniendo una capacidad de 25 mL y graduada cada 0,2 mL. Recipi ipient ente e poc poco o pro profun fundo, do, de alrede alrededor dor de 20x 20x20x 20x5 5 cm (8x (8x8x2 8x2 pul pulg.) g.) de - Rec profundidad, no metálica (preferiblemente de vidrio) para contener derrames accidentales de mercurio.

INSUMOS Mercurio, suficiente para llenar el recipiente de vidrio, hasta que rebose.  pág. 81

 

MUESTRA Se obtiene una porción representativa de la muestra total suficiente para proporcionar  150 g a 200 g de material pasante del tamiz 425 µm (Nº 40). Las muestras que fluyen libremente pueden ser reducidas por los métodos de cuarteo o división de muestras. Las muestras cohesivas deben ser mezcladas totalmente en un recipiente con ambas espátulas, espátu las, o cucha cuchara ra y se obtendrá una repre representat sentativa iva de la masa extra extrayéndol yéndola a dos veces con la cuchara.

PROCEDIMIENTO Coloque el suelo en el plato de evaporación y mezcle completamente con agua destilada. La cantidad de agua añadida deberá producir al suelo una consistencia ligeramente superior al límite (método de prueba NTP 339.129) basado en inspección visual. Esta consistencia no corresponde a una pasta aguda pero fluirá de manera suficiente para expulsar las burbujas de aire cuando se efectúe la acción de ligero golp go lpet eteo eo.. Es de dese seab able le us usar ar el mí míni nimo mo co cont nten enid ido o po posi sibl ble e de ag agua ua.. Es Esto to titien ene e importancia para suelos muy plásticos, de manera que no se rajen durante el proceso de secado. Cubra Cubr a el in inte teri rior or de dell pl plat ato o de co cont ntra racc cció ión n co con n un una a ca capa pa de delg lgad ada a de pe petr tról óleo eo gelatinoso, grasa de silicona, o lubricante similar para prevenir la adhesión del suelo al plato. Determine y registre la masa en gramos del plato vacío (MT). Coloque el plato de contra Coloque contracción cción en el recip recipiente iente poco profundo para coger cualquier  derram der rame e de mer mercur curio. io. Lle Llene ne el pla plato to de con contra tracci cción ón par para a reb rebosa osarr con mer mercur curio. io. Remueva Remue va el exces exceso o de mercurio presionando presionando firmemente firmemente la placa de vidri vidrio o sobre la parte superior del plato de contracción observe que no haya aire empotrado entre la placa y el mercurio y si lo hay, rellene el plato y repita el proceso. Determine el volumen de mercurio contenido en el plato de contracción ya sea por medio de la probeta de vidrio o dividiendo la masa retenida de mercurio entre la densidad de masa de mercurio (igual a 13,55 g/cm3). Registre este volumen en centímetros cúbicos de la torta de suelo húmedo. (V). - Nota 1. Precaución. - El mercurio es una sustancia riesgosa la cual puede causarr efectos serios a la salud debido a la prolongada causa prolongada inhalac inhalación ión del vapor o contacto con la piel. - Nota 2. No es necesario medir el volumen del plato de contracción (torta de suelo húmeda) durante cada prueba. El valor de una medición previa puede ser  usado dado que fue obtenido como lo especificado en 6.3 y el plato de contracción es apropiadamente identificado y mantenido en buena condición física. Coloque una cantidad del suelo húmedo igual a alrededor de un tercio del volumen del plato en el centro, y haga que el suelo fluya a los bordes golpeando ligeramente el plato sobre una superficie firme amortiguada por varias capas de papel secante o material similar. Añada una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera porc po rció ión n y go golp lpee ee lilige gera rame ment nte e el pl plat ato o ha hast sta a qu que e el su suel elo o es esté té co comp mple leta tame ment nte e compactado y todo el aire atrapado en la masa haya sido removido de la superficie.  pág. 82

 

 Añada más suelo y continúe el suave golpeteo hasta que el plato esté completamente

lleno y el exceso de suelo rebose sobre el borde. Corte el exceso de suelo con un escantillón, y elimine todo el suelo adherido al exterior del plato. Inmediatamente después del llenado y cortado, determine y registre la masa en gramos, del plato y suelo húmedo. (Mw) Permita que la torta de suelo se seque al aire hasta que su color varíe desde oscuro a claro. Seque al horno la torta de suelo de una masa constante a 110 ± 5 ºC. Si la torta de suelo es rajada o ha sido roto en pieza, retorne a 10,1 y prepare otra torta de suelo usando un menor contenido de agua. Determine y registre la masa en g de plato y suelo seco, (MD). Determine el volumen de la torta de suelo seco removiendo la torta desde el plato de contracción y sumergiéndola en la copa de vidrio lleno de mercurio en la siguiente manera. Coloque la copa de mercurio en el recipiente de poca profundidad para coger  cualquier rebose de mercurio. Llene la copa de mercurio para sobrellenarla con mercurio. Remueva el exceso de mercurio presionando la placa de vidrio con las tres puntas (Figura 1) firmemente sobre la parte superior de la copa. Observe que no haya aire entrampado entre la placa y mercurio y si hay, rellene el plato y repita el proceso. Cuidadosamente elimine el mercurio que puede haberse adherido al exterior de la copa. Coloque el plato de evaporación en el recipiente de poca profundidad para coger  cualquier rebose de mercurio. copasobre llenada con mercurio en el plato de evaporación y haga reposar laColoque torta de la suelo la superficie de mercurio (éste flotará). Usando la placa de vidrio con las tres puntas presione Usando presione la torta debajo del mercu mercurio rio y presio pre sione ne la pla placa ca fir firmem mement ente e sob sobre re la par parte te sup superi erior or de la cop copa a par para a exp expuls ulsar  ar  cualquier exceso del mercurio. Observe que no haya aire entrampado entre la placa y el mercurio y si lo hay repita el proceso iniciándose desde (6.6.1). Mida el volumen del mercurio desplazado dentro del plato de evaporación ya sea por medio de la probeta graduada o dividiendo la masa medida de mercurio entra la densidad de masa del mercurio. Registre el volumen en cm3 (pies cúbicos) de la torta de suelo seco, (Vo).

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 Aparato para determinar el cambio volumétrico de suelos

CALCULOS Calcule la masa de suelo húmedo inicial como:

 pág. 84

 

 M = M W − M T 

Calcule la masa de suelo seco como:

 M 0= M  D− M T 

Calcule el contenido inicial de agua como un porcentaje de la masa seca como: w=

 M − M 0  M 0

 x 100

Calcule el límite de contracción como un contenido de agua del suelo como un porcentaje de la masa seca como: SL=w −

( V −V  ) x θ W  0

 M 0

 x 100

Donde θW   : Densidad aproximada del agua igual a 1,0 g/cm3 (62,4 lb/pie3) V y Vo son

definidos en la sección de procedimientos. Calcul Calc ule e la re rela laci ción ón de co cont ntra racc cció ión n R, a pa part rtir ir de lo loss da dato toss ob obte teni nido doss en la determinación volumétrica por la siguiente ecuación.

 R =

  M 0 V 0 x θW 

INFORME - Reporte la siguiente información: - Identificación de datos y descripción visual de la muestra. - Valor del contenido inicial de agua al número entero más cercano y omitiendo la designación de porcentaje. - Valor del límite de contracción al número entero más cercano y omitiendo la designación de porcentaje. - Valor de la relación de contracción con aproximación de 0,01. PRECISION Y DISPERSION  pág. 85

 

Error Sistemático. - No hay valor de referencia aceptable para este método de prueba, por lo tanto, el error sistemático no puede ser determinado.

PRECISION La tabla 1 presenta estimaciones de precisión basadas en resultados del programa de perfeccionamiento de muestreo del laboratorio de materiales de referencia (AMRL)  AASHTO, de pruebas efectuadas en las Muestras 103 y 104. Estas muestras fueron clasificad clasi ficadas as como un mater material ial CL tenien teniendo do 59,4 % de finos, un límit límite e líquido de 33 y un límite plástico de 18. La columna denominada “Margen aceptable de dos resultados” cuantifica la diferencia máxima esperada entre dos mediciones en muestras del mismo material bajo las condiciones especificadas en la primera columna. Estos valores solo se aplican a suelos los cuales sean similares a la Muestra 103 y 104. desviacione acioness están estándar dar que - Nota 3 . Las cifras dadas en la columna 3 son las desvi han sido encontradas apropiadas para los resultados de prueba descritos en la

columna 1. Las cifras dadas en las columnas 4 son los límites que no deberán ser excedidos por la diferencia entre dos pruebas apropiadamente efectuadas. - Nota 4 . Los criterios para la asignación de valores de desviación estándar para suelos altamente plásticos ó no cohesivos no están disponible en la actualidad. TABLA 1 Tabla de Estimación de precisión

Índice de materia y tipo

Valor  

Desviación

Margen aceptable

Operador Simple Límite de contracción Relación de contracción Multilaboratorio Límite de contracción Relación de contracción

promedio 16 1,90

estándar  0,6 0,04

de los resultados 1,8 1,13

16 1,90

1,7 0,07

4,8 0,19

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10.- PREPARACION EN SECO DE MUESTRAS PARA EL ANALISIS GRANULOMETRICO Y DETERMINACION DE LAS CONSTANTES DEL SUELO REFERENCIAS: - MTC E 106 PREPARACIÓN EN SECO DE MUESTRAS PARA EL ANALISIS GRAN GR ANUL ULOM OMET ETRI RICO CO Y DE DETE TERM RMIN INAC ACIO ION N DE LA LAS S CO CONS NSTA TANT NTES ES DE DEL L SUELO -  ASTM D 421 - NTP 339.128

FUNDAMENTO Establecer el procedimiento para la preparación en seco de las muestras tal como se reciben del campo y que se utilizan para el ensayo de análisis granulométrico y determinar las constantes del suelo. OBJETIVO

Con este procedimiento, las muestras recibidas del campo se preparan en seco para realizar el ensayo de análisis granulométrico y determinar las constantes del suelo. Este Método de Ensayo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es respon res ponsab sabili ilidad dad del Us Usuar uario io est establ ablece ecerr las clá cláusu usulas las de seg seguri uridad dad y sal salubr ubrida idad d correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación.

EQUIPOS - Balanzas de capacidad conveniente y con aproximación de 0,1 g. - Mo Mort rter ero, o, con con ma mazo zo cubi cubier erto to de cauc caucho ho,, ad adec ecua uado do para para desm desmen enuz uzar ar lo loss terrones de suelo. - Tamices, que cumplan con la NTP 350.001. Los siguientes son requeridos: -  A. Tamiz 4,750 mm (Nº 4); B. Tamiz 2,000 mm (Nº 10); C. Tamiz 0,425 mm (Nº 40) - Cuarteador mecánico de suelos que cumplan con la MTC E 105 – 2013. Este aparato es de uso optativo. MUESTRA La muestra de suelo, tal como se recibe del campo, se debe exponer al aire en un cuarto temperado, hasta su secado total. Los terrones de suelo se desmenuzan utiliz uti lizand ando o el mor morter tero. o. La mue muestr stra a rep repres resent entati ativa va se con consti stituy tuye e con la can cantid tidad ad necesaria para utilizarla en los ensayos y se obtiene por cuarteo manual o mecánico, de acuerdo a MTC E 105 de este Manual.

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CANTIDAD DE MUESTRA - Ensayo de análisis granulométrico. - En suelos arenosos, la cantidad mínima de muestra requerida debe ser de 115 g de material que pase o no por el tamiz Nº 10 (2,000 mm), en suelos limosos o arcillosos, esta cantidad mínima debe ser 65 g. - Para el análi análisis sis granulomét granulométrico rico la canti cantidad dad de muestra muestra necesaria, necesaria, depende de la proporción entre finos y gruesos que pase o no por el tamiz Nº 10 (2,000 mm) y del tama tamaño ño máximo del material con el objeto de que sea una cantidad sufici suf icient ente e par para a pod poder er con consid sidera erarla rla rep repres resent entati ativa. va. A con contin tinuac uación ión,, se dan algunos valores que pueden servir de orientación:

Tamaño máximo Nominales

Redondeados

Cantid(Nº ad 10) mín2,00 ima rmm etenida en el tamiz

9,5 mm (3/8”)

10 mm

500 g

19,0 mm (3/4”)

20 mm

1000 g

25,4 mm (1”)

25 mm

2000 g

38,0 mm (1.1/2”)

40 mm

3000 g

50,8 mm (2”)

50 mm

4000 g

76,2 mm (3”)

80 mm

5000 g

Determinación de las constantes de los suelos. - Las cantidades requeridas para estos ensayos debe pasar el tamiz Nº 40 (425 mm) y debe ser igual a 210 g distribuidos de la siguiente forma: Ensayo

Cantidad en gramos

Límite Líquido

100

Límite Plástico

15

Límite de Contracción

30

Ensayos de Verificación

65

PROCEDIMIENTO PREPARACION DE LA MUESTRA - Se pesa la porción de muestra secada al aire y se anota este valor como el peso de la muestra total no corregido por humedad higroscópica.  pág. 88

 

- La muestra se pasa luego a través de un tamiz Nº 10 (2,00 mm). - La porción retenida se desmenuza utilizando el mortero con su mazo recubierto de caucho hasta lograr la separación de las partículas procediéndose luego a tamizar esta porción a través del tamiz Nº 10 (2,00 mm). - La porción retenida en este segundo tamizado, se lava para eliminar el material fino, se seca y se pesa anotándose este valor como el peso del material grueso.. Esta porción de mater grueso material ial grueso se pasa a través través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), y se anota el peso retenido. - Muestra de ensayo para el análisis granulométrico. - Las fracciones de material que pasan el tamiz Nº 10 (12,00 mm) en las operaciones descritas en 6.1.2 y 6.1. 6.1.3 3 se me mezc zcla lan n comp comple leta tame ment nte e y po porr el méto método do de dell cu cuar arte teo, o, manu manual al o mecá me cáni nico co,, segú según n el mé méto todo do de ensa ensayo yo MT MTC C E 10 105 5 – 20 2013 13,, se se sepa para ran n aproximadamente 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos limosos o arcillosos. - Muestras de ensayo para determinar las constantes del suelo.- La porción remanente de material que pasa el tamiz Nº 10 (2,00 mm) se separa en dos partes utilizando el tamiz Nº 40 (425 mm). El material, retenido se descarta y la fracción que pasa se usa para las determinaciones de las constantes de los suelos. Durante el ensayo debe mantenerse la temperatura de la muestra a 25  0,2 ºC.

ANEXO PREPARACION DE MUESTRAS HUMEDAS DE SUELO PARA ANALISIS GRANULOMETRICO GRANULOME TRICO Y DETERMINACIO DETERMINACION N DE LAS CONSTANTES FISICAS OBJETIVO Este Est e pro proced cedimi imient ento o se apl aplica ica par para a la pre prepara paració ción n de mue muestr stras as de sue suelo lo con la humedad con que son recibidas del campo, para el análisis granulométrico y para la

determinación de las constantes físicas del suelo. El método “A” se ha desarrollado para el secado de las muestras de campo a una temperatura que no exceda de 60 °C, haciendo inicialmente la separación a la humedad de la muestra, sobre el tamiz Nº 10 (2,00 mm) o el tamiz Nº 40 (425 mm) o de ambos, si así se requiere, y después secándola a una temperatura que no supere los 60 °C. El método “B” estipula que la muestra se mantendrá a una humedad igual o mayor del contenido natural de agua. El procedimiento que deba emplearse deberá estar indicado en la especificación del material que se va a ensayar. Si esto no está definido, aplíquense los requisitos del método “B”.

FINALIDAD Y ALCANCE El mé méto todo do “A “A”” se em empl plea ea pa para ra pr prep epar arar ar mu mues estr tras as de su suel elos os,, pa para ra en ensa sayo yoss de  pág. 89

 

plasticidad y análisis granulométrico, cuando las partículas de grano grueso de la muestra son blandas y fácilmente pulverizables, o cuando las partículas finas son muy cohesivas y ofrecen resistencia a desprenderse de las partículas gruesas.  Algunos suelos en su estado natural se secan y puede que, al ser secados, sus cara ca ract cter erís ístitica cass ca camb mbie ien n co cons nsid ider erab able leme ment nte. e. Si se de dese sean an la gr grad adac ació ión n y características de plasticidad en el estado natural de éstos suelos, los mismos serán conducidos al laboratorio en recipientes sellados y procesados de acuerdo con el método “B” indicado abajo. Los valores del límite líquido y del índice de plasticidad obtenidos de muestras con su humedad natural generalmente, pero no siempre, son iguales o algo mayores que los valores determinados de muestras semejantes de suelos secos. En el caso de los suelos orgánicos de grano fino, hay una caída brusca en la plasticidad, debido al proceso de secado en horno.

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11.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO REFERENCIAS: - MTC E 106 PREPARACIÓN EN SECO DE MUESTRAS PARA EL ANALISIS GRAN GR ANUL ULOM OMET ETRI RICO CO Y DE DETE TERM RMIN INAC ACIO ION N DE LA LAS S CO CONS NSTA TANT NTES ES DE DEL L SUELO -  ASTM D 422-63 -  AASHTO T 88 00 (2004) - NTP 339.128 FUNDAMENTO El análisis granulométrico consiste en la separación de las partículas de suelo por  rangos de tamaños, haciendo uso de mallas o tamices con aberturas cuadradas. Mediante procesos de agitado se lleva a cabo la separación de las partículas en porciones, las cuales se pesan expresando dicho retenido como porcentajes en peso de la muestra total y aunque se considera físicamente imposible determinar el tamaño exacto de cada partícula, la prueba de granulometría si permite agruparlas por rangos de tamaño. Universalmente se ha establecido la malla No. 200 (0,075mm) como medida divisoria en la clasificación de suelos; finos y gruesos. Finalmente, a través de una curva de distribución, donde el eje de la abscisa corresponde al diámetro de las partículas y el eje de las coordenadas corresponde al porcentaje retenido, se muestra con un alto porcentaje de aproximación a lo real, la variedad de tamaños de partículas que componen el suelo en estudio. Se considera que una gráfica con las caract car acterí erísti sticas cas de la Fig Figura ura 4.a pre presen senta ta hom homoge ogenei neidad dad,, lo que en tér términ minos os de geot ge otec ecni nia a y co comp mpor orta tami mien ento to in inge geni nieri erill no es bu buen eno o y qu que e un una a gr gráf áfic ica a co con n la lass características de la Figura 4.b. presenta heterogeneidad en sus partículas, lo que se considera favorable en términos geotécnicos.

 pág. 91

 

Grafica de Análisis Granulométrico

Dentro Dent ro de lo loss pr proc oces esos os de an anál ális isis is y cl clas asifific icac ació ión n de su suel elos os en pr proy oyec ecto toss de ingeniería como carreteras, estabilidad de taludes, diques, aeropistas, túneles, es de gran gra n imp import ortanc ancia ia los proc proceso esoss de aná anális lisis is gra granul nulomé ométri trico co que se efe efectú ctúan an a los suelos. Juárez Badillo- Rico Rodríguez (2005) expone en su libro Mecánica de Suelos que “el comp co mpor orta tami mien ento to me mecá cáni nico co e hi hidr dráu áulilico co es esta ta pr prin inci cipa palm lmen ente te de defifini nido do po porr la compacidad de los granos y su orientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba de granulometría, de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huella de aquellas propiedades tan deci de cisi siva vas. s. De es esto to se de desp spre rend nde e lo mu muyy de dese seab able le qu que e se serí ría a po pode derr ha hace cerr un una a invest inv estiga igació ción n gra granul nulomé ométri trica ca con un mét método odo tal que res respet petara ara la es estru tructu cturac ración ión inalterada del material; este método, sin embargo, hasta hoy no se ha encontrado y todo parece indicar que no se podrá desarrollar jamás”.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Coeficiente de uniformidad - Coeficiente de curvatura - Porcentaje de gravas - Porcentaje de arenas - Porcentaje de finos - Clasificación de suelos según el SUCS - Curva granulométrica

EQUIPOS Y MATERIALES EQUIPOS - Dos balanzas. Una con sensibilidad de 0,01 g para pesar material que pase el tamiz de 4,760 mm (Nº 4). Otra con sensibilidad de 0,1% del peso de la muestra, para pesar los materiales retenidos en el tamiz de 4,760 mm (Nº 4). - Estufa. Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de 110 ± 5 ºC.

 pág. 92

 

MATERIALES - Tamices de malla cuadrada. Incluyen los siguientes: TAMICES 3” 2” 1 ½” 1” ¾” ⅜” N° 4 N° 10 N° 20 N° 40 N° 60 N° 140 N° 200

ABERTURA (mm) 75,000 50,800 38,100 25,400 19,000 9,500 4,760 2,000 0,840 0,425 0,260 0,106 0,075

Se usar, como alternativa, seriedel de gráfico; tamices esta que, serie al dibujar la gradación, dé unapuede separación uniforme entre losuna puntos estará integrada por  los siguientes tamices de malla cuadrada: TAMICES 3” 1 ½” ¾” ⅜” N° 4 N° 8 N° 16 N° 30 N° 50 N° 100 N° 200

ABERTURA (mm) 75,000 38,100 19,000 9,500 4,760 2,360 1,100 0,590 0,297 0,149 0,075

Envases. Adecuados para el manejo y secado de las muestras. Cepillo y brocha. Para limpiar las mallas de los tamices.

MUESTRA Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por   pág. 93

 

examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper  fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado. Prepárese una muestra para el ensayo como se describe en la preparación de muestras para análisis granulométrico (MTC E 106), la cual estará constituida por dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayarán por separado. El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, como se indica en el modo operativo MTC E 106, será suficiente para las cantidades requeridas para el análisis mecánico, como sigue: Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) el peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1:

Tabla 1 Di Diám ámet etro ro no nomi mina nall de las las pa part rtíc ícul ulas as más grandes mm (pulg) 9,5 (3/8”) 19,6 (3/4”) 25,7 (1”) 37,5 (1 ½”) 50,0 (2”) 75,0 (3”)

Peso mínimo aproximado de la porción (g) 500 1000 2000 3000 4000 5000

El tamaño de la porción que pasa tamiz de 4. 76º mm (Nº 4) será aproxi aproximadame madamente nte de 115 g para suelos arenosos y de 65 g para suelos arcillosos y limosos. En el modo operativo MTC E 106 se dan indicaciones para la pesada del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, así como para la separación del suelo sobre el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) por medio del tamizado en seco, y para el lavado y pesado de las fracciones lavadas y secadas retenidas en dicho tamiz. De estos dos pesos, los porcentajes, retenido y que pasa el tamiz de 4,760 mm (Nº 4), pueden calcularse de acuerdo con el numeral 4.1.1. Se pu pued ede e te tene nerr un una a co comp mpro roba baci ción ón de lo loss pe peso sos, s, as asíí co como mo de la co comp mple leta ta pulverización de los terrones, pesando la porción de muestra que pasa el tamiz de 4,760 mm (Nº 4) y agregándole este valor al peso de la porción de muestra lavada y secada en el horno, retenida en el tamiz de 4,760 mm (Nº 4).  

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA - Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde se realizan los ensayos no deben tener variaciones de temperatura mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar.  pág. 94

 

- Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al

análisis anális is y det determ ermina inació ción n de pro propie piedad dades. es. Es pro probab bablem lement ente e la fase fase más importante para la obtención de datos analíticos que puedan considerarse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. - La preparación de la muestra se llevará a cabo por el método de cuarteo y una vez sea este realizado se procederá a separar la muestra en finos y gruesos por medio del método de lavado.

- La norma propone llevar una pequeña porción al horno y una vez seco, se romperá un pequeño terrón aplicando fuerza con los dedos. Si en el proceso de desmoronamiento se observa con claridad que los finos se pulverizan, no habrá necesidad de hacer lavado. El proceso de lavado consiste consiste en llevar el material sobre la malla No. 200 (0,075mm) y sometiéndola a corrientes continuas de aguas mientras esta es movida de un lado a otro con la mano. En el momento en que el agua que sale por la parte inferior del tamiz sea totalmente clara, la muestra se llevara al horno y luego se dejara secar a temperatura ambiente.

Preparación de la muestra

  PROCEDIMIENTO a. Suelo reten tenido en el tamiz No. 10 (2mm) - Se prepara la serie de tamices a utilizar. Teniendo en cuenta la Tabla 3, se tomarán los tamices desde el No. 10 hasta el tamiz de 3”. - El material que ha sido definido y preparado para realizar el ensayo se depositó desde la parte alta de la torre de tamices y se ajusta la tapa superior.

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Proceso de Tamizado

- Bien sea de manera mecánica o de manera manual se lleva a cabo el proceso de tamizado. Si el proceso de tamizado es manual, se recomienda realizar  movimientos movim ientos que produz produzcan can la sufic suficiente iente vibraci vibración ón y el desplazami desplazamiento ento de las partículas de un lugar a otro a través de las mallas de los tamices. Nota: el paso de cada una de las partículas de suelo por los orificios del  tamiz, se debe dar libremente y en ningún momento el operador debe forzar las partículas a pasar cualquiera de las mallas de tamiz.

- Con ayuda de recipientes para medición y de una balanza de precisión 0,01 g se procederá realizar las pesadas de los materiales retenidos en cada malla.

Peso de porcentaje retenido

- Esta Esta ope operac ración ión se real realiza izará rá des desmon montan tando do primer primero o los tam tamice icess de may mayor  or  diámetro, diáme tro, deposita depositando ndo su contenido en recipiente recipientess puesto puestoss sobre la balan balanza za y registrando el peso del material. b. Su Suel elo op pas asaa ta tami mizz N No. o. 10 (2m (2mm) m) Según la norma las proporciones para suelos típicamente arenosos deben ser  mayo ma yorr en una una pro propo porc rció ión n de 100% 100% co con n re resp spec ecto to a su suel elos os tí típi pica came ment nte e arcillosos o limosos.  pág. 96

 

- En un recipiente cilíndrico de capacidad conocida, se agregan apro aproxi xima mada dame ment nte e 250 250 ml de ag agua ua y se me mezc zcla la el suel suelo o en el mism mismo. o.  Adicionalmente se puede agregar 125 ml de hexametafosfato el cual actuara como agente dispersante. Nota: los recipi Nota: recipien entes tes a usar usar debe deben n ser pr prefe eferib riblem lemen ente te de alumin aluminio io o  porcelana,  porcelan a, pues en una etapa posterior serán puestos en el horno para llevar a cabo el proceso de secado.

Mezcla de suelo con agua y hexametafosfato   Una Un a vez vezcimiento seento pr prod oduz uzca ca la me mezc zcla y se es esté segu guro ro reposar de qu que e lasemezc pr pres esen te - humedecimi humede superfici superficial al de laslapartícula partículas, s,té se se dejara mezcla laente por  un periodo de 12 horas como mínimo. - Terminado el periodo de saturación, se debe depositar la mezcla sobre el tamiz No. 200, realizando el proceso de lavado que se explicó en el procedimiento a.

  Lavado sobre tamiz N.200 

- Una vez se haya logrado el lavado de la muestra, esta se deposita en un nuevo recipiente. Se presentará adherencia de las partículas a la malla del tamiz, por  lo cual se debe hacer uso de agua destilada para asegurarse del traspaso de la totalidad de la muestra.  pág. 97

 

- La muestra se lleva al horno para secado a una temperatura de 110°C ±5, hast hasta a logr lograr ar una una ma masa sa cons consta tant nte. e. Po Post ster erio iorm rmen ente te se de deja jará rá seca secarr a temp temper erat atura ura am ambi bien ente te o de cont contar ar co con n un de dese seca cado dor, r, se in intr trod oduc ucir irá á el recipiente con la mezcla allí. - Una vez se encuentra el material a temperatura ambiente, se preparará la serie de tamices desde el No. 20 hasta el No. 200 y se dispone por la parte superior. - Bien sea de manera mecánica o de manera manual se lleva a cabo el proceso de tamizado. Si el proceso de tamizado es manual, se recomienda realizar  movimientos movim ientos que produz produzcan can la sufic suficiente iente vibraci vibración ón y el desplazami desplazamiento ento de las partículas de un lugar a otro a través de las mallas de los tamices. Nota: el paso de cada una de las partículas de suelo por los orificios del  tamiz, se debe dar libremente y en ningún momento el operador debe forzar las utilizar partículas a pasar cualquiera mallas de desde tamiz. la Departe ser  necesario el cepillo, esta operaciónde selas debe realizar exterior de la malla, con el fin de devolver la partícula, mas no obligarla a  pasar.

- Con ayuda de recipientes para medición y de una balanza de precisión 0,01 g se procederá realizar las pesadas de los materiales retenidos en cada malla. - Est Esta a ope operac ración ión se real realiza izará rá des desmon montan tando do primer primero o los tam tamice icess de may mayor  or  diámetro, diáme tro, deposita depositando ndo su contenido en recipiente recipientess puesto puestoss sobre la balan balanza za y registrando el peso del material. CÁLCULOS - Porcentaje Retenido: % Retenid  Retenido o

=

 M r

 x 100

 M 

T 

Donde:  M r : Masa retenida en el tamiz : Masa total

- Porcentaje Retenido Acumulado:  =       %      - Porcentaje que Pasa: %   = 100 − %    - Coeficiente de Uniformidad:  D 60 C U = D 10

Donde: 60: Tamaños de las partícul partículas as del suelo en milímetro milímetros, s, que en la gráfi gráfica ca de la composición granulométrica corresponden al 60 %.

 pág. 98

 

10: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica

de la composición granulométrica corresponden al 10 %.

- Coeficiente de Curvatura: C U =¿ ¿

Donde: 60: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 60 %. 10: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10 %. 30: Tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 30 %. Se maneja el siguiente criterio para valores de Cu y Cc: Cu>4 y Cc entre 1 y 3 Cu >6 y Cc entre 1 y 3 Si no cumple GP o SP

GW SW

GW GRAVA BIEN GRADADA

SW  ARENA BIEN GRADADA GP GRAVA MAL GRADADA SP  ARENA MAL GRADADA   Curva Granulométrica

Curva Granulométrica  pág. 99

 

 FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME

INFORME DE ENSAYO

SPEA - 001/2019/LMSCA

ANALISIS GRANULOMETRICO NORMA ASTM C136:2006 PROYECTO : UBICACIÓN : CANTERA : SOLICITA: DÑO. CONTRATO

  3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2"

1

Pagina :

1 de 7

F.emisión:

25/04/2018

IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A Ex tajo tintaya chabuca norte

MUESTRA :

M-1

Botadero central

F. MUESTREO:

14/01/2019

Superintendencia de Proyectos de Sostenibilidad

F. EJECUCION:

01/04/2019 Lab. Mec. Suelos y

ENSAYADO EN:

: TAMIZ

Versión:

DIAMETR O (mm)

Wret+Tara (gf)

W RET. (gf)

% Wret

% Total Retenid o

% Total Pasante

concreto ±U al 95%

76.2 50.8 38.1 25.4

354

354

7.8

19.1 12.7

217 394.8

217 394.8

4.8 8.7

7.8

100 92.2

0.9

12.6 21.3

87.4 78.7

0.9 2.6

3/8 4 8 10 16 30 40 50 80 100 200 -200

9.52 4.76

241.7 440.7

241.7 440.7

5.3 9.7

26.7 36.4

73.3 63.6

2.6 2.6

2.38 2

305.4 61.4

305.4 61.4

6.7 1.4

43.1 44.5

56.9 55.5

1.5 1.5

1.19 0.59 0.425

181.8 255.6 155.4

181.8 255.6 155.4

4 5.6 3.4

48.5 54.1 57.6

51.5 45.9 42.4

1.5 1.5 1.5

0.3 0.18

138.6 207.4

138.6 207.4

3.1 4.6

60.6 65.2

39.4 34.8

1.5 1.5

0.15 0.074

64.2 252.3

64.2 252.3

1.4 5.6

66.6 72.2

33.4 27.8

1.5 1.5

 

1259 12

1259

27.8

100

0

 pág. 100

 

100 90

   )    %    ( 80    E    T 70    N    A 60    S    A    P 50    E    J 40    A    T 30    N    E    C 20    R    O 10    P

0 100

10

1 DIAMETRO DE PARTICULAS (mm)

0.1

  FRACCIONES GRAVA

36.40%

±

2.60%

 ARENA FINOS

35.80% 27.80%

± ±

1.80% 1.50%

  COEFICIENTES Cu Cc CONSISTENCIA L LIQUIDO L PLASTICO I PLASTICIDAD

130.93 0.12 32.65% 19.45% 13.20%

PASANTE TAMIZ # 10

55.51%

±

0.30%

TAMIZ # 40 TAMIZ # 200

42.42% 27.80%

± ±

2.40% 2.90%

0.01

 

CLASIFICACION SUCS

SC

 AASHTO

-----

Observaciones: Clasificacion SUCS: "SC" Arena arcilla con grava.

REALIZADO POR:

REVISADO POR:

 pág. 101

 

12.- ANALISIS GRANULOMETRICO METODO DEL HIDROMETRO REFERENCIAS NORMATIVA NORMATIVAS S -

MTC E 109 GRANULOMETRICO METODO DEL HIDROMETRO  ASTM D 421-58-D422-63  AASHTO T 87-70-T-88-70 NTP 339.128

FUNDAMENTO El análisis hidrométrico se basa en la ley de Stokes. Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partículas de varias formas y tamaños. El hidrómetro se usa para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que permanecen en suspensión en un determinado tiempo. Para ensayos de rutina con fines de clasificación, el análisis con hidrómetro se aplica a partículas de suelos que pasan el tamiz de 2,00 mm (Nº 10).

OBJETIVO Este ensayo tiene por finalidad, determinar en laboratorio o en campo, el porcentaje de partículas más finas de un determinado suelo, que pase el tamiz de 74 µm (Nº 200).

EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS -

Tres (3) balanzas, de sensibilidades 0,01 g; 0,1 g y 1 g. Tamices, de 2,0 mm (Nº 10) y de 74 µm (Nº 200). Tamizador mecánico.  Aparato agitador, mecánico o neumático, con con su vaso (figuras 1 y 2). 2). Hidrómetro. Graduado para leer, de acuerdo con la escala que tenga grabada, el peso específico de la suspensión o los gramos por litro de suspensión. En el primer caso, la escala tiene valores de peso específico que van de 0,995 a 1,038 y estará calibrado para leer 1,00 en agua destilada a 20

Hidrómetro se identifica identifica como 151 H. En el otro caso la escal escala a tiene - °C. Este Hidrómetro valores de gramos de suelo por litro (g/L) que van de -5 a +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 y que el suelo en suspensión tiene un peso pes o esp especí ecífic fico o de 2,6 2,65. 5. Las dim dimens ension iones es de est estos os hid hidróm rómetr etros os son las mismas; sólo varían las escalas (véase Figura 4). - Cilindro de vidrio, para sedimentación de unos 457 mm (18") de alto y 63,5 mm (2,5") de diámetro y marcado para un volumen de 1000 mL a 20 °C.

- Termómetro de inmersión, con apreciación de 0,5 °C.  pág. 102

 

- Cronómetro o reloj. - Estufa, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5 °C.

MATERIALES - Plancha de calentamiento.

Figura 1: Detalle vaso del Aparato agitador 

 Detalle del Aparato agitador  Utensilios de uso general. Envases apropiados para el manejo y secado de las  pág. 103

 

muestras y un par de guantes de asbesto o caucho.

REACTIVOS  Agente dispersante. Una solución de hexametafosfato de sodio; se usará en agua destilada o desmineralizada en proporción de 40 g de hexametafosfato de sodio por  litro de solución. Las soluciones de esta sal deberán ser preparadas frecuentemente (al menos una vez al mes) o ajustar su pH de 8 a 9 por medio de carbonato de sodio. Las botellas que contienen soluciones deberán tener la fecha de preparación marcada.  Agua. Toda agua utilizada deberá ser destilada o desmineralizada. El agua para el ensayo ens ayo con hid hidróm rómetr etro o deb deberá erá lle llevar varse se has hasta ta la tem temper peratu atura ra que pre preval valece ecerá rá durante el ensayo; así, si el cilindro de sedimentación se va a colocar en baño de agua, la temperatura del agua destilada o desmineralizada que va a utilizarse se llevará a la temperatura de dicho baño. Si el cilindro de sedimentación se coloca a la temperatura ambiente del laboratorio, el agua deberá tener dicha temperatura. La temp te mper erat atur ura a no norm rmal al de en ensa sayo yo es la de 20 °C °C.. Si Sin n em emba barg rgo, o, va vari riac acio ione ness de temperatura pequeñas, no implicarán el uso de las correcciones previstas.

CALIBRACION DEL HIDROMETRO El hid hidróm rómetr etro o deb debe e ser cal calibr ibrado ado par para a det determ ermina inarr su prof profund undida idad d efe efecti ctiva va en términos de lecturas de hidrómetro (véase Figura 4). Si se dispone de un hidrómetro tipo 151-H o 152-H, la profundidad efectiva puede ser obtenida de la Tabla 1. Si el hidrómetro disponible es de otro tipo, procédase a su calibración de acuerdo con los pasos siguientes: Determínese el volumen del bulbo del hidrómetro (VB). Este puede ser determinado utilizando uno de los métodos siguientes: Midien Midi endo do el vo volu lume men n de ag agua ua de desp spla laza zada da.. Ll Llén énes ese e co con n ag agua ua de dest stililad ada a o desm de smiine nera ralilizzad ada a un ci cililind ndro ro gr grad adua uado do de 10 1000 00 mL de ca capa paccid idad ad ha hast sta a aproximadamente 900 mL, obsérvese y anótese la lectura del nivel del agua, El agua debe estar aproximadamente a 20 °C. Introdúzcase el hidrómetro y anótese la nueva lectura. lectura. La difere diferencia ncia entre estas dos lecturas es igual al volum volumen en del bulbo más la parte del vástago quepequeño está sumergida. El error debido a la para inclusión del volumen del vástago es tan que puede ser despreciado efectos prácticos. Determinación del volumen a partir del peso del hidrómetro. Pésese el hidrómetro con una aproximación de 0,01 g. Debido a que el peso específico del hidrómetro es apro ap roxi xima mada dame ment nte e ig igua uall a la un unid idad ad,, el pe peso so de dell hi hidr dróm ómet etro ro en gr gram amos os es equivalente a su volumen en centímetros cúbicos. Este volumen incluye el volumen del bulbo y del vástago. El error debido a la inclusión del volumen del vástago es despreciable.

 pág. 104

 

Detalle del Aparato Agitador de inyección de Aire

 Hidrómetro La escala de gravedad específica debe calibrarse para leer 1,000 a 20°C y debe extenderse para una capacidad de lectura desde 0,995 hasta 1,038, la escala gramos por litro debe extenderse desde – 5 g/L, con respecto al cero (1,000 de gravedad específica) hasta 60 g/L. El bulbo debe ser simétrico por encima y por  debajo del diámetro medio y debe soplarse dentro de un molde para garantizar  uniformidad del producto. 

El diámetro del vástago puede variar para ajustar la longitud de la escala  pág. 105

 

que se pacifique pero debe ser de diámetro uniforme de extremo a extremo.

 Agitador manual para el análisis por  hidrómetro Tabla 1 Valores de la Profundidad efectiva basados en hidrómetro y cilindro de sedimentación de dimensiones especificadas

 pág. 106

 

Hidrómetro 151 H Lectura Profundida Lectura del d del hidrómetr  efectiva L hidrómetr  o (Cm) o * R’ + Cm * R’ + Cm 1,015 12,3 15 1,016 12,1 16 1,017 11,8 17 1,018 11,5 18 1,019 11,3 19 1,020 11,0 20 1,021 10,8 21 1,022 10,5 22 1,023 10,2 23 1,024 10,0 24 1,025 9,7 25 1,026 9,4 26 1 1,,0 02 27 8 1,029 1,030

9 8,,2 9 8,6 8,4 1,031

1,032 1,033 1,034 1,035 1,036 1,037 1,038

Hidrómetro 152 H Profundida Lectura Profundida d del d efectiva L hidrómetr  efectiva L (cm) o (cm) * R’ + Cm 13,8 8,9   45 13,7   46 8,8 13,5 8,6   47 13,3 8,4   48 13,2   49 8,3 13,0 8,1   50 12,9   51 7,9 12,7 7,8   52 12,5 7,6   53 12,4 7,4   54 12,2 7,3   55 12,0   56 7,1

2 27 8 29 30

1 11 1,,9 7 11,5 11,4 8,1

       

57 58 59 60

 

7

6,8 6,6 6,5 *Lectura del hidrómetro corregida por Menisco

7,8 7,6 7,3 7,0 6,8 6,5 6,2

Determínes e el área A del cili cilindro ndro graduado midiendo midiendo la distancia distancia que existe entre Determínese dos marcas de graduación. El área A es igual al volumen incluido entre las dos graduaciones dividido entre la distancia medida. Mídase y anótese la distancia desde la marca de calibración inferior en el vástago del hidrómetro hasta cada una de las marcas de calibración principales (R). Mídase Mída se y an anót ótes ese e la di dist stan anci cia a de desd sde e el cu cuel ello lo de dell bu bulb lbo o ha hast sta a la ma marc rca a de calibración inferior. La distancia H correspondiente a cada lectura R, es igual a la suma de las dos distancias medidas en los pasos de este ensayo.  pág. 107

 

Mídase la distancia desde el cuello hasta la punta inferior del bulbo. La distancia h/2 localiza el centro del volumen de un bulbo simétrico. Si el bulbo utilizado no es simétrico, el centro del volumen se puede determinar con suficiente aproximación proyectando la forma del bulbo sobre una hoja de papel y localizando el centro de gravedad del área proyectada. Determínense las profundidades efectivas L, correspondientes a cada una de las

marcas de calibración principales R empleando la fórmula: 1 2

 L= H  R + ( h−

V B  A

 )

Donde:

 L = Profundidades efectivas.  H  R= Distancias correspondientes a las lecturas R. h  = Distancia desde el cuello hasta la punta inferior del bulbo. V B = Volumen del bulbo.

 A  = Área del cilindro graduado.

Constrúyase una curva que exprese la relación entre R y L, como se muestra en la Figura 6. Esta relación es esencialmente una línea recta para los hidrómetros simétricos.

PROCEDIMIENTO PREPARACION DE LA MUESTRA El tamaño aproximado de la muestra que se debe usar para el análisis por el hidrómetro varía con el tipo de suelo que va a ser ensayado. La cantidad requerida para suelos arenosos es de 75 a 100 g y para limos y arcillas de 50 a 60 g (peso seco). El peso exacto de la muestra en suspensión puede ser determinado 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. El peso se determina mediante la siguiente fórmula:  Peso del Suelo Humedo Humedo W s=  Humedad  Humeda d ( w) 1

+

100

Donde la humedad (w) se determinará usando una porción de muestra que no vaya a ser ensayada. (Norma MTC E 128).

 pág. 108

 

Determinación de la profundidad efectiva de la suspensión sobre el centro del bulbo del hidrómetro

 Anótese en el formato toda la información existente existente para identificar la muestra, como por ejemplo: obra, número de la muestra y otros datos pertinentes. Determínese la corrección por defloculante y punto cero, Cd, y la corrección por  menisco, Cm, a menos que ya sean conocidas  Anótese toda esta información en el formato. Determínese el peso específico de los sólidos, Gs (E 113). Si el peso secado al horno se va a obtener al principio del ensayo, séquese la muestra al horno, déjese enfriar y pésese con una aproximación de 0,1 g, anótese en el formato el valor obtenido. Colóquese la muestra en una cápsula de 250 mL prev pr evia iam men ente te ide dent ntif ifiica cada da con un nú núme mero ro,, ag agré régu gues ese e ag agua ua de dest stiila lada da o desmineralizada hasta que la muestra quede totalmente sumergida. Colóquese el agente dispersante en este momento: 125 mL de solución de hexametafosfato de sodio (40 g/L). Déjese la muestra en remojo por una noche hasta que los terrones de suelo se hayan desintegrado. Suelos altamente orgánicos requieren un tratamiento especial,  pág. 109

 

y puede ser necesario oxidar la materia orgánica antes del ensayo. La oxidación puede ser llevada a cabo mezclando la muestra con una solución, al 30%, de peróxido de hidrógeno; esta solución oxidará toda la materia orgánica. Si el suelo cont co ntie iene ne po poca ca ca cant ntid idad ad de ma mate teri ria a or orgá gáni nica ca,, el tr trat atam amie ient nto o co con n pe peró róxi xido do de hidrógeno no es necesario. Transfiérase la muestra con agua, de la cápsula a un vaso de dispersión (figuras 1 y 2),, la 2) lava vand ndo o cu cual alqu quie ierr re resi sidu duo o qu que e qu qued ede e en la cá cáps psul ula a co con n ag agua ua de dest stililad ada a o desmineralizada. Agréguese agua al vaso de dispersión si es necesario, hasta que la superficie de ésta quede de 50 a 80 mm por debajo de la boca del vaso; si el vaso contiene demasiada agua, ésta se derramará durante el mezclado. Colóquese el vaso de dispersión en el aparato agitador durante un minuto. 

Para lograr la dispersión dispersión se puede emplear emplear también aire a presi presión ón en lugar  del método mecánico del agitador. En este caso, se coloca un manómetro entre el vaso y la válvula de control, la cual se abre inicialmente para obtener una presión de 0,07 kg/cm 2 (1 psi). Se transfiere la lechada de

suelo-agua de la cazuela al vaso de dispersión, lavando con agua destilada el remanente de la cazuela, y rellenando si es necesario, con más agua destilada desti lada hasta el volumen de 250 mL. Se tapa el vaso y se abre la válvula de control hasta obtener una presión de 1,4 kg/cm 2 (20 psi). La dispe dispersión rsión se hará de acuerdo con la siguiente tabla: Ín Índi dice ce d de e pl plas astitici cida dad d del ssue uelo lo Menor del 5%   Del 6% a 20% Mayor del 20%

Pe Perí ríod odo o de dis dispe pers rsió ión n mi min. n. 5

10 15

Los suelos que conti contienen enen altos porcentajes porcentajes de mica se dispersarán dispersarán durante un (1) minuto. Se tr tran ansf sfie iere re la su susp spen ensi sión ón a un ci cililind ndro ro de se sedi dime ment ntac ació ión n de 10 1000 00 mL mL.. La suspensión debe ser llevada a la temperatura que se espera prevalecerá en el laboratorio durante el ensayo. Un minuto antes de comenzar el ensayo, tómese el cilindro de sedimentación y tapá ta pánd ndol olo o co con n la ma mano no o co con n un ta tapó pón n ad adec ecua uado do,, ag agít ítes ese e la su susp spen ensi sión ón vigorosamente durante varios segundos, con el objeto de remover los sedimentos del fondo y lograr una suspensión uniforme. Continúese agitando hasta completar  un minuto volteando el cilindro hacia arriba y hacia abajo alternativamente. Algunas veces vec es es nec necesa esario rio afl afloja ojarr los sed sedime imento ntoss del fon fondo do del cil cilind indro, ro, med median iante te un agitador de vidrio antes de proceder a agitar la lechada. Se deben ejecutar sesenta (60) giros durante ese minuto.  Alternativamente, la suspensión puede ser agitada antes de proceder al ensayo mediante un agitador manual, semejante al que se muestra en el esquema de la Figu Fi gura ra 3. Mo Movi vien endo do di dich cho o ag agititad ador or ha haci cia a ar arri riba ba y ha haci cia a ab abaj ajo, o, a tr trav avés és de la suspensión, se consigue una distribución uniforme de las partículas de suelo. Este  pág. 110

 

proceso evita también la acumulación de sedimentos en la base y en las paredes del cilindro graduado.  Al terminar el minuto de agitación, colóquese colóquese el cilindro sobre una mesa. Póngase en marcha el cronó Póngase cronómetro metro.. Si hay espuma presente, presente, remuévala tocándola tocándola ligera lig eramen mente te con un ped pedazo azo de pap papel el abs absorb orbent ente. e. Int Introd rodúzc úzcase ase len lentam tament ente e el hidrómetro en la suspensión. Se debe tener mucho cuidado cuando se introduce y cuando se extrae, para evitar perturbar per turbar la suspensión. Obsérvense y anótense las dos primeras lecturas de hidrómetro, al minuto, y a los dos minutos después de haber colocado el cilindro sobre la mesa. Estas lecturas deben realizarse en el tope del menisco. Inmediatamente después de realizar la lectura de los 2 minutos, extráigase cuidadosamente el hidrómetro de la suspensión y colóquese en un cilindro graduado con agua limpia. Si el hidrómetro se deja mucho tiempo en la suspensión, parte del material que se está asentando se puede adherir al bulbo, causando errores en las lecturas. Luego, introdúzcase nuevamente el hidrómetro y realícense lecturas a los 5; 15; 30; 60; 120; 250 y 1 440 minutos. Todas estas lecturas deben realizarse en el tope del menisco formado alrededor del vástago. Inmediatamente después de cada una de estas lecturas, extráigase el hidrómetro cuidadosamente de la suspensión y colóquese en el cilindro graduado con agua limpia. Después de realizar la lectura de hidrómetro de los 2 minutos y después de cada

lectura siguiente, colóquese un termómetro en la suspensión, mídase la temperatura y an anót ótes ese e en la pl plan anililla la co con n un una a ap apro roxi xima maci ción ón de 0, 0,5 5 °C °C.. Lo Loss ca camb mbio ioss de temper tem peratu atura ra de la sus suspen pensió sión n dur durant ante e el ens ensayo ayo afe afecta ctan n los res result ultado ados. s. Las variaciones en la temperatura deben ser minimizadas colocando el cilindro lejos de fuentes de calor tales como hornos, rayos de sol o ventanas abiertas. Una forma conven con venien iente te de con contro trolar lar los efe efecto ctoss de la tem temper peratu atura, ra, es col coloca ocarr el cil cilind indro ro graduado que contiene la suspensión en un baño de agua. Si el pe pesso de la mue uest stra ra se va a de dete term rmiina narr al fi fina nall de dell en enssay ayo, o, láv áves ese e cuidadosamente toda la suspensión transfiriéndola a una cápsula de evaporación. Séquese el material al horno, déjese enfriar y determínese el peso de la muestra. El peso seco de la muestra de suelo empleada se obtendrá restándole a este valor el peso seco del agente defloculante empleado.

CORRECCION DE LAS LECTURAS DEL HIDROMETRO  Antes de proceder con los cálculos, las lecturas de hidrómetro deberán ser  corregidas por menisco, por temperatura, por defloculante y punto cero. Corrección por menisco (Cm). Los hidrómetros se calibran para leer correctamente a la altura de la superficie del líquido. La suspensión de suelo no es transparente y no es posible leer directamente a la superficie del líquido; por lo tanto, la lectura del hidrómetro se debe realizar en la parte superior del menisco. La corrección por  menisco es constante para un hidrómetro dado, y se determina introduciendo el hidrómetro hidróm etro en agua destilada destilada o desmineralizada desmineralizada y observ observando ando la altura a la cual el menisco se levanta por encima de la superficie del agua. Valores corrientes de Cm  pág. 111

 

son: Hidrómetro tipo 151 H: Cm = 0,6 x 10-3 g/cm3 Hidrómetro tipo 152 H: Cm = 1,0 g/litro.

Corrección por temperatura (Ct).  A cada una de las lecturas de hidrómetro se debe aplicar también un factor de corrección por temperatura, el cual debe sumarse alge al gebr brai aica came ment nte e a ca cada da le lect ctur ura. a. Es Este te fa fact ctor or pu pued ede e se serr po posi sititivo vo o ne nega gatitivo vo,, dependiendo de la temperatura de la suspensión en el momento de realizar cada lectura. Obténgase el valor del factor de corrección por temperatura para cada lectura de hidrómetro empleando la Tabla 2 y anótense estos valores en su planilla. Corrección por agente de dispersión y por desplazamiento del punto cero (Cd). 

Los granos de suelos muy finos en suspensión tienden normalmente a flocular y se adhieren de tal forma que suelen precipitarse juntos. Por lo tanto, es necesario añadir a las muestras un agente de disgregación para evitar la floculación durante el ensayo.para Loslaagentes siguientes han sido utilizados satisfactoriamente mayoríadefloculantes de los suelos:

Tabla 2 Valores de Ct para la corrección por temperatura de las lecturas del hidrómetro Ct Temp. Hidrómetro graduado en C Concentración (gr/litro)* Densidad (gr/cm3 ) x 103 10 -1,3 -2,0

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

-1,2 -1,1 -1,0 -0,9 -0,8 -0,6 -0,5 -0,3 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,3 1,5

-1,9 -1,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,5 -0,3 0,0 0,3 0,6 0,9 1,3 1,7 2,0 2,4

28 29 30

1,8 2,0 2,3

2,9 3,3 3,7  pág. 112

 

Peso específico del sólido en suspensión: G = 2,55 Para hidrómetro tipo 1 52-H busque Ct en la columna de la derecha (gr/litro). Para hidrómetro tipo 1 51-H busque Ct en la columna de la izquierda ((gr/cm) x10 3) Los valores tabulados fueron calculados por la expresión: C t =¿ C t =¿

Donde: T   = Temperatura de la suspensión w 20= Peso unitario del agua a 20 °C w t = Peso unitario del agua a T °C

α   = Coeficiente de dilatación volumétrica del hidrómetro ( α  =  = 2,5 x 10-5 /°C)

 Agente defloculante Hexametafosfato de sodio





Fórmula NaPO3 ó (NaP03)6

La adición de un agente defloculante produce aumento en la densidad del lílíqu quid ido o y ob obliliga ga a re real aliz izar ar un una a co corr rrec ecci ción ón a la le lect ctura ura de dell hi hidró dróme metr tro o observado. Así mismo, como la escala de cada hidrómetro ha sido graduada para registrar una lectura cero o lectura inicial a una temperatura base, que generalmente es 20 °C, existirá un desplazamiento del punto cero, y las lecturas de hidrómetro observadas también deberán corregirse por este factor. La correc corrección ción por defloc defloculante ulante se deter determina mina generalmente generalmente en conju conjunto nto con la corrección por punto cero; por ello se les denomina "corrección por  defloculante y punto cero".

El procedimiento para determinar la corrección por defloculante y punto cero consistirá en los pasos siguientes:



Se selecciona un cilindro graduado de 1000 mL de capacidad y se llena con agua destilada o desmineralizada con una cantidad de defloculante igual a la que se empleará en el ensayo. Si en el ensayo no se va a utilizar defloculante, llénese el cilindro sólo con agua destilada o desmineralizada. En este caso la corrección será solamente por punto cero. Realícese, en la parte superior del menisco, la lectura del hidrómetro e introdúzcase a continuación un termómetro para medir la temperatura de la solución. Calcúlese la corrección por defloculante y punto cero (Cd) mediante la fórmula: C d= t ' + C m ± C t 

Donde:

C d = Corrección por defloculante y punto cero  pág. 113

 

t '   = Lectura del hidrómetro, en agua con defloculante únicamente C m= Corrección por menisco C t = Corrección por temperatura, sumada algebraicamente.

CALCULOS E INFORME Lectura de hidró Lectura hidrómetro metro corregida. corregida. Calc Calcúlense úlense las lectu lecturas ras de hidróm hidrómetro etro corregidas corregidas por menisco (R) sumándole a cada lectura de hidrómetro no corregida (R’), la corrección por menisco Cm, o sea: ' 

 R = R + C m

obtenidos.  Anótense en la planilla los valores de R obtenidos. Cálculo del diámetro de las partículas (D). Determínese el diámetro de las partículas correspondientes a cada lectura de hidrómetro empleando el nomograma de la Figura 7. En este nomograma, la escala (R) correspondiente a las profundidades efecti efe ctivas vas (L) (vé (véase ase Tab Tabla la 1), se ela elabor borará ará emp emplea leando ndo la cur curva va de cal calibr ibraci ación ón correspondiente al hidrómetro que se va a emplear en el ensayo (Figura 6). La secuencia de los pasos a seguir para calcular el diámetro de las partículas (ID) mediante el nomograma de la Figura 7, se indica esquemáticamente en la parte inferior derecha de dicha figura. El diámetro de las partículas de suelo en suspensión en el momento de realizar  cada lectura de hidrómetro se puede calcular también con la fórmula siguiente:  D ( mm )= K 

Donde:

√

 L t 

 L = Profundidad efectiva en cm t  =  = Tiempo transcurrido en min.

 K =

√

30 η

g ( γ s −γ w )

Donde: g = Aceleración gravitacional = 980,7 cm/s2 η = Coeficiente de viscosidad del agua en Poises

γ s = Peso unitario de los sólidos del suelo en gr/cm3 γ w   = Peso unitario del agua destilada, a la temperatura T, en g/cm3.

Los valores de K están tabulados en la Tabla 3, en función del peso específico y la temperatura. Cálculo Cálcul o del por porcen centaj taje e más fin fino. o. Par Para a cal calcul cular ar el por porcen centaj taje e de par partíc tícula ulass de diámetro más fino que el correspondiente a una lectura de hidrómetro dada, utilice la fórmula siguiente:  pág. 114

 

Para hidrómetros 151 H  Porcentaje mas fino=

  Gs G s −1

 x

100

W 0

 x ( R−C d ± C t )

Para hidrómetros 152 H 100

 Porcentaje mas fino= W  x a  x ( R −C d ± C tt  ) 0

Donde: Gs  = Peso específico de los sólidos (modo operativo MTC E 205) W 0 = Peso de la muestra de suelo secado al horno que se empleó para el análisis del hidrómetro. ( R −C d ± C t ) = Lectura de hidrómetro corregida por menisco menos corrección por  de deflfloc ocul ulan ante te y pu punt nto o cero cero,, má máss (s (sum umad ada a al alge gebr brai aica came ment nte) e) co corr rrec ecci ción ón por  por  temperatura. a = Factor de corrección por peso específico (véase Tabla 4).  Anótense todos los valores obtenidos en su planilla. El factor C t puede ser positivo o negativo dependiendo de la temperatura de la suspensión en el momento de realizar  la lectura. Úsese la fórmula ( R −C d ± C t t ) dependiendo si C t  es positivo o negativo.

 Nomograma para el cálculo del diámetro de partículas

 pág. 115

 

OBSERVACIONES Los siguientes errores posibles causarían determinaciones imprecisas en un análisis granulométrico por hidrómetro. 



Suelo secado al horno antes del ensayo. Excepto para el caso de suelos inorgá ino rgánic nicos os de res resist istenc encia ia sec seca a baj baja, a, el secado secado al hor horno no pue puede de cau causar  sar  cambios permanentes en el tamaño de las partículas.  Agente dispersante no satisfactorio o en cantidad insuficiente. Siempre y cuando se vayan a ensayar suelos nuevos o no usuales, es necesario realizar tanteos para determinar el tipo y la cantidad de compuesto químico que producirá la dispersión y de floculación más efectivas.

Tabla 3 Valores de K para el cálculo del diámetro de partículas en el análisis hidrométrico Tem ºC 10

Peso específico de las partículas del suelo  

2,45

2,50

2,55

2,60

2,65

2,70

2,75

2,80

2,85

0,01659

0,0163 1

0,0160 4

0,1583

0,1555

0,0153 2

0,0151 0

0,0148 8

0,0146 8

11 12

0,01636 0,01613

13

0,01591

14

0,01571

15

0,01551

16

0,01530

17

0,01521

18

0,01492

19

0,01437

0,08160 0,0158 6 0,0156 5 0,0154 4 0,0152 5 0,0150 5 0,0148 6 0,0146 7 0,0144 9

0,0158 2 0,0156 0 0,0153 9 0,0151 9 0,0150 0 0,0148 1 0,0146 2 0,0144 3 0,0142 5

0,0155 7 0,0153 5 0,0151 5 0,0149 5 0,0147 6 0,0145 7 0,0143 9 0,0142 1 0,0140 3

0,0153 3 0,0151 2 0,0149 2 0,0147 4 0,0145 4 0,0143 5 0,0141 7 0,0139 9 0,0138 2

0,0151 1 0,0149 0 0,0147 0 0,0145 1 0,0143 2 0,0141 4 0,0139 6 0,0137 8 0,0136 1

0,0148 9 0,0146 8 0,0144 9 0,0143 0 0,0141 2 0,0139 4 0,0137 6 0,0135 9 0,0134 2

0,0146 8 0,0144 8 0,0142 8 0,0141 0 0,0139 2 0,0137 4 0,0135 6 0,0133 9 0,0132 3

0,0144 8 0,0142 8 0,0140 9 0,0139 1 0,0137 3 0,0135 6 0,0133 8 0,0132 1 0,0130 5

20 21

0,01456 0,01438

22

0,01421

23

0,01404

24

0,01388

25

0,01372

26

0,01357

27

0,01342

28

0,01327

0,01 43 0,0141 4 0,0139 7 0,0138 1 0,0136 5 0,0134 9 0,0133 4 0,0131 9 0,0130

0,0140 8 0,0139 1 0,0137 4 0,0135 8 0,0134 2 0,0132 7 0,0131 2 0,0129 7 0,0128

0,0138 6 0,0136 9 0,0135 3 0,0133 7 0,0132 1 0,0130 6 0,0129 1 0,0127 7 0,0126

0,0136 5 0,0134 8 0,0133 2 0,0131 7 0,0130 1 0,0128 6 0,0127 2 0,0125 8 0,0124

0,0134 4 0,0132 8 0,0131 2 0,0129 7 0,0128 2 0,0126 7 0,0125 3 0,0123 9 0,0122

0,0132 5 0,0130 9 0,0129 4 0,0127 9 0,0126 4 0,0124 9 0,0123 5 0,0122 1 0,0120

0,0130 7 0,0129 1 0,0127 6 0,0126 1 0,0124 6 0,0123 2 0,0121 9 0,0120 4 0,0119

0,0128 9 0,0127 3 0,0125 8 0,0124 3 0,0122 9 0,0121 5 0,0120 1 0,0118 8 0,0117

 pág. 116

 

29

0,01312

30

0,01298

3 0,0126 9 0,0125 6

4 0,0124 9 0,0123 6

4 0,0123 0 0,0121 7

5 0,0121 2 0,0119 9

8 0,0119 5 0,0118 2

1 0,0117 8 0,0116 5

5 0,0116 2 0,0114 9

Dispersión incompleta del suelo en la suspensión. Agitación insuficiente de la suspensión en el cilindro al comienzo del ensayo.



Demasiado suelo en suspensión. Los resultados del análisis hidrométrico será se rán n af afec ecta tado doss si el ta tama maño ño de la mu mues estr tra a ex exce cede de la lass ca cant ntid idad ades es recomendadas.



Los valores tabulados fueron calculados por la expresión:



 K =

4 0,0129 0 0,0127 6

√

  960

30 η

 ¿ (G −1) γ w ¿

Donde: η = viscosidad dinámica del agua en Poises G = peso específico de las partículas de suelo. γ w  = peso unitario del agua (gr/cm3)

Tabla 4 Valores del coeficiente de corrección para distintos pesos específicos de las partículas del suelo Peso Coeficient Peso Coeficient Peso Coeficient Específic e Específic e Específic e o “a” o “a” o “a” 2,45 1,05 2,60 1,01 2,75 0,98 2,50 1,03 2,65 1,00 2,80 0,97 2,55 1,02 2,70 0,99 2,85 0,96 Perturbación de la suspensión cuando se introduce o se remueve el hidrómetro. Tal perturbación es muy corriente que ocurra cuando el hidrómetro se extrae rápido después de una lectura. El hidrómetro no está suficientemente limpio. La presencia de polvo o grasa en el vástago del hidrómetro puede impedir el desarrollo de un menisco uniforme. Calentamiento no uniforme de la suspensión. Variación excesiva de la temperatura de la suspensión durante el ensayo. Pérdida de material después del ensayo. Si el peso del suelo secado al horno se obtiene después del ensayo, toda la suspensión debe ser lavada cuidadosamente del cilindro.

PRECISION Y DISPERSION  pág. 117

 

PRECISION El criterio para aceptar la aceptación de los resultados de los ensayos de límite líquido obtenido por este método de ensayo. DISPERSION Exactud: No exise un valor de referencia acepable para ese méodo mé odo de ensayo; la exactud no puede ser deerminada

13.- COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO) REFERENCIAS: - MTC E 115 Compactación de Suelos en Laboratorio utilizando una energía Modificada (Proctor Modificado) -  AASHTO T 180– 01 -  ASTM D 1557 – 00 - NTP 339.141: Suelos. Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio lbf/pie3)). utilizando una energía modificada (2 700 kN-m/m3 (56 000 pie-

FUNDAMENTO El proceso artificial a través del cual las partículas de un suelo son obligadas a estar  más cerca y por ende más en contacto unas de otras, produciendo una reducción en su relación relación de vacíos se le ha dado el nombre nombre de compactació compactación. n. El proceso proceso de comp co mpac acta taci ción ón en lo loss su suel elos os pr prod oduc uce e un me mejo jora rami mien ento to co cons nsid ider erab able le en su suss propiedades ingenieriles, en el aumento de su resistencia al corte, la disminución en su deformabilidad, un aumento en su peso específico seco y mejoramiento de su condición de permeabilidad. Es importante aclarar que los métodos utilizados para la compactación varían dependiendo las características de los suelos a compactar, habiendo entonces gran variedad de equipos disponibles en la industria para tal fin. El procedimiento de laboratorio que se expone en el presente capitulo es aplicable a suelos cuya granulometría presenta un 30% o menos retenido en el tamiz de ¾pulg o 19,05mm. El ensayo busca obtener mediante el análisis de una curva denominada curva de compactación, la relación que existe entre la humedad del suelo y el peso unitario seco del mismo, a partir de una serie de ensayos repetitivos que se realizan en un molde de 4 o 6pulg de diámetro. Una vez es analizada la gráfica se puede determinar determ inar el peso unita unitario rio máximo al que se puede llevar el suelo por métodos de compactació compac tación, n, con el porcentaje porcentaje de humedad al que se logra tal condición. condición. Dichos parámetros se convierten en condicionantes en las obras a los cuales se deben  pág. 118

 

manejar los suelos trabajados y que una vez conseguidos dichos valores de peso

unitario se emitirá la aprobación de las obras que se estén realizando. El método que qu e se en el pr pres esen ente te ca capi pitu tulo lo pr pres esen enta ta es ut utililiz izad ado o en ob obra rass de re rellllen enos os,, terraplenes, rellenos de fundación y capas de bases en estructuras de pavimento, donde a partir de procesos de compactación se busca obtener la optimización de comp co mpor orta tami mien ento to in inge geni nier erilil de dell su suel elo. o. Pa Para ra lo loss su suel elos os qu que e pr pres esen enta tan n en su gran gr anul ulom omet etrí ría a má máss de dell 30 30% % de pa part rtíc ícul ulas as ma mayo yore ress a ¾p ¾pul ulg g ex exis iste ten n ot otra rass meto me todo dolo logí gías as ap aplilica car, r, as asíí co como mo pa para ra lo loss su suel elos os do dond nde e se pu pued eden en pr pres esen enta tar  r  fenómenos de degradación durante el proceso, el presente capitulo no profundizara al respecto, pues estas metodologías no hacen parte del alcance definido. Bowles expresa en su manual de laboratorio de suelos que un criterio ligeramente mejor podría obtenerse expresando el control de campo en términos de la densidad relativa del suelo, sin embargo, es más conveniente utilizar el peso unitario del suelo pues el cálculo de la relación de vacíos requiere el uso de la gravedad especifica del suelo, la cual puede no ser conocida. El presente capítulo se ocupará de un método cuyo molde de trabajo tiene 6” (152,4 mm) de diámetro, donde manejan 5 capas en el proceso de compactación y 56 golpes por cada una de ellas. 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 101,6 ó 152,4 mm (4 ó 6 pulg) de diámetro con un pisón de 44,5 N (10 lbf) que cae de una altur altura a de 457 mm (18 pul pulg), g), pro produc ducien iendo do una Ene Energí rgía a de Com Compac pactac tación ión de (27 (2700 00 kNkN-m/m m/m3 3 (56000 pie-lbf/pie3)).

-

-

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 o 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 19,0 mm (¾” pulg). 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 19,0 mm (3/4 pulg) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción que pasa la malla de 19,0 mm (¾ pulg), ver ensayo ASTM D 4718 Se proporciona 3 método métodoss alter alternativ nativos. os. El métod método o usado debe ser indic indicado ado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.

 pág. 119

 

METODO "A" -

Molde: 101,6 mm de diámetro (4 pulg)

-

Material: Se emplea el que pasa por el tamiz 4,75 mm (Nº 4).

-

Número de capas: 5

-

Golpes por capa: 25

-

Uso: Cuando el 20 % ó menos del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº 4).

-

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: 101,6 mm (4 pulg) de diámetro.

-

Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz de 9,5 mm (⅜ pulg).

-

Número de Capas: 5

-

Golpes por capa: 25

-

Usos: Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº4) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg).

-

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: 152,4 mm (6 pulg) de diámetro.

-

Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz 19,0 mm (¾ pulg).

-

Número de Capas: 5

-

Golpes por Capa: 56

-

Uso: Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz 19,0 mm (¾ pulg).

-

El molde de 152,4 mm (6 pulg) de diámetro no será usado con los métodos A ó B.

Nota 4 . Los resul resultados tados tienden a varia variarr ligera ligeramente mente cuando el mate material rial 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 un tamaño (fracción  pág. 120

 

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 apropiada 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 de ensayo se utiliza para suelos que drenan libremente, no se definirá bien el Peso Unitario Seco máximo y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D 4253 (NTP 339.137). Los valores de las unidades del SI son reconocidos como estándar. Los valores establecidos por las unidades de pulgadas-libras 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  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 (lb. m) es por conveniencia de unidades y no intenta establecer que su uso es científicamente correcto. Las conversiones son dadas en el Sistema Internacional (SI) de acuerdo al ensayo  ASTM E 380. 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. Este método de ensayo 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. El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satitisf sa sfac acto tori rias as de In Inge geni nier ería ía ta tale less co como mo:: re resi sist sten enci cia a al es esfu fuer erzo zo de co cort rte, e, compre com presib sibili ilidad dad ó per permea meabil bilidad idad.. Tam Tambié bién n los sue suelos los de cim ciment entaci acione oness son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de co comp mpac acta taci ción ón y co cont nten enid ido o de ag agua ua qu que e se ne nece cesi sita tan n pa para ra ob obte tene nerr la lass 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 bilida losidad rellenos de se utilizan los laensayos de corte consol con solida idació ción n per permea meabil d u otr otros os Ingeniería, ensayo ens ayoss que requie req uieren ren prepara prep aració ción n de especímenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el óptimo contenido de humedad (wo) (w o) y el Pe Peso so Uni nita tari rio o Sec eco o má máxxim imo o (μ (μdm dmáx áx)) med edia iant nte e un en ensa sayo yo de comp co mpac acta taci ción ón.. Lo Loss es espe pecí címe mene ness de co comp mpac acta taci ción ón a un co cont nten enid ido o de ag agua ua seleccionado (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) ó al óptimo (wo) y a  pág. 121

 

un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (μdmáx). 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 (μdmáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación.   OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:

- Contenido de Humedad óptima. - Peso Unitario Seco máximo - Grafico Contenido de Humedad vs Peso Unitario Establecer el método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía modificada (2 700 kN-m/m3 (56 000 pie-lbf/pie3)).

  EQUIPO

- Molde cilíndrico de compactación normalmente de acero o aluminio, con una camisa cam isa sup superi erior or del mis mismo mo mat materi erial, al, la cua cuall per permit mite e la com compac pactac tación ión del mate ma teri rial al po porr en enci cima ma de dell bo bord rde e su supe peri rior or de dell mo mold lde e pa para ra lu lueg ego o en enra rasa sarr de manera óptima. El molde descansa sobre una base metálica, la cual posee también dos tornillos que permiten la conexión entre el molde y la camisa superior. Aunque existen dos tamaños de moldes, este manual se encarga del procedimiento efectuado con el molde cuyo diámetro es de aprox. 6pulg y una altura de aprox. 116.4mm. Nota: el cálculo final del ensayo requiere el volumen del molde, por lo que este debe tomarse con la mayor precisión posible y se recomienda que este valor  este marcado en las paredes inferiores del molde. Es usual que los operarios manejen un valor de volumen para todos los moldes, cuando estos presentan divergen dive rgencias cias por más pequeñas pequeñas que sean sean y que finalmente finalmente influirán influirán en el  resultado. Lo anterior se puede ver representado en la figura siguiente:

 pág. 122

 

 

Moldes de Compactación

Martilillo lo de co comp mpac acta taci ción ón:: ma mart rtilillo lo es espe peci cial al,, no norm rmal alme ment nte e de op oper erac ació ión n - Mart mecánica utilizado para compactar la masa de suelo con número de golpes y procedimiento específico y a una altura fija. Su diámetro es de aprox. 50.8 mm, su peso de 4536 gramos y una altura de caída de 457.2mm.

- Regla metálica: debe ser de acero y lo suficientemente rígida y larga para real re aliz izar ar el en enra rasa sado do si sin n ni ning ngún ún pr prob oble lema ma.. Su Suss bo bord rdes es no po podr drán án es esta tar  r  golpeados ni presentar mordeduras.

- Horno de secado: con capacidad para mantener temperaturas constantes de 110 ± 5°C. - Balanza de precisión: con precisión de 0,1 g, previamente calibradas y con capacidad mínima de 10.000 gramos. - Tamiz ¾pulg: la malla del tamiz debe estar en perfecto estado. El operario debe verific que sus noseprese presenten nten desprendimien desprend imiento to con la pared del tamiz verificar y que ar ninguno de bordes sus hilos encuentre fracturado.

-  Aparato agitador: un agitador mecánico que permita realizar el proceso de tamizado. Nota: en caso Nota: caso de no co conta ntarr con agitad agitador, or, el proce proceso so se pu pued ede e re reali alizar  zar  manualmente, cuidando que se produzca escape de material debido a los movimientos efectuados por el operador. Los intervalos de agitado deben durar lo suficiente, asegurando así que las mallas permitan el paso de todas las partículas menores a su tamaño de orificio.

- Herramientas menores y equipo necesario para determinar el contenido de humedad. MUESTRA La norma recomienda que la muestra humedad que se recupera en campo debe ser  de por lo menos 45 kilogramos y que en casos donde existan sobretamaños este valor debe ser superior.

 pág. 123

 

PROCEDIMIENTO cabo elseproceso tamizado de las la muestra obtenida en campo. Una - Se vezlleva esteafinaliza tendrándepor separado fracciones gruesas y la fracción de ensay ensayo, o, cuyos pesos permitirán permitirán determinar sus porcen porcentajes tajes en la totalidad de la mu mues estr tra a ex extr traí aída da y ve veri rififica carr la co cond ndic ició ión n in inic icia ial;l; qu que e la mu mues estr tra a no presente un porcentaje retenido en el tamiz ¾” mayor al 30 %.

Tamizado y selección de la muestra

- Con la seguridad que la condición anterior se cumple se procede a seleccionar  las muestras para los ensayos a realizar. Es necesario preparar por lo menos cuatro (4) submuestras, de manera tal que una vez se generen los puntos en la gráfica de compactación y su línea de tendencia, el pico de la curva sea efectivamente el que indique la mayor densidad seca. Estas muestras se colocarán en recipientes de aluminio lo suficientemente grandes para llevar a

cabo el proceso de humedecimiento de la muestra.

Muestras y equipos para ensayo de Compactación

- Se determina un valor cercano a la humedad óptima y los tres siguientes se distribuyen a criterio del laboratorista o la persona encargada. Dos por encima y uno por debajo o viceversa. Se realiza el cálculo para determinar cuál es la cantidad de agua que cumplirá con las humedades determinadas y con ayuda de una pipeta y con la mayor precisión posible se mide el fluido. Nota: la al determinación primer valor de se considera cercano optimo viene del de la experiencia delhumedad ingenieroque encargado de los laborato labo ratorios rios,, de la experien experiencia cia misma misma del laborato laboratorista rista o de criterio criterios s establecidos en bibliografías consultadas.  pág. 124

 

 

- Una vez medidas las cantidades de agua necesarias, se realiza la mezcla de tal manera que la totalidad de la muestra presente la misma humedad y consistencia. La norma recomienda someter los suelos a tiempos de curado como lo muestra la tabla a continuación:

Tiempos de curado

 

 Amasado del suelo suelo para buscar buscar humedad humedad especifica especifica

- Con Con el pe peso so de dell mo mold lde e pr prev evia iame ment nte e to toma mado do se pr proc oced ede e a re real aliz izar ar la compactación del material dentro del mismo. El material se debe disponer en cinco (5) capas y a cada una de ellas se debe proporcionar cincuenta y seis (56) golpes en el orden como lo indica la imagen a continuación. Se debe asegurar que cada golpe alcance la altura máxima de caída y que la superficie de contacto con la cara del martillo sea total. También se debe cumplir que la última capa sobrepase el borde del molde en una altura no mayor a 6mm.

 

Compactación de la muestra y puntos de orden de compactación.

 pág. 125

 

 

- Una vez se termine la compactación, la camisa superior es retirada y con ayuda de la espátula cuyas características cumplan las condiciones para el procedimiento, se lleva a cabo el enrasado. En el momento de enrasar es usual que guijarros dispuestos en la superficie sean desprendidos y dejen pequeños vacíos en la misma, para tal caso se recomienda llenar dichos vacíos con suelo sobrante del tamizado.

Imagen 48 Enrasado de muestra compactada

- Una vez se ha enrasado el molde, este se retira de su placa base y se registra su peso. - El material es retirado del molde y para cada uno de los ensayos se toman muestras para determinar el contenido de humedad, el cual se lleva a cabo según el procedimiento establecido en el Capítulo 2.1 del presente manual. CÁLCULOS -  Área del molde:  A =

 

π ∗ D

2

4

Donde:  A: área del molde D: Diámetro del molde

- Volumen del molde: V = A∗ H 

Donde: V: volumen del molde H: altura del molde

- Porcentaje de Humedad:  pág. 126

 

W  ( ( % )=

W h−W s W s−W r

∗100

  Donde: W r : Masa del recipiente W h: Masa de Recipiente + Suelo Húmedo W s: Masa de Recipiente + Suelo Seco

- Densidad Húmeda:  ρhum=

W hum V 

Donde:  ρhum : Densidad Húmeda W hum : Peso de la muestra húmeda V : Volumen del molde

- Densidad Seca:  ρ s=

  ρhum 1+ w

Donde:  ρ s: Densidad Seca w : porcentaje de humedad

- Grafica Porcentaje de Humedad vs Densidad Seca

 pág. 127

 

Curva de Compactación

 

ANEXO - Contenido de Humedad de cada ensayo - Equipos utilizados durante el ensayo. - Grafica Porcentaje de Humedad vs Densidad Seca - Valores de densidad máxima seca y humedad óptima.

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME SPEA 001/2019/LMSCA Versión: 1

INFORME DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO

Pagina : 5 de 7 F. NORMA NTP 339.141: 1999 25/04/2018 Emisión: IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A

PROYECTO: UBICACIÓN: CANTERA: SOLICITA: D.CONTRATO: PROCEDIMIENTO : % RETENIDO 3/4" DESCRIPCIÓN

Ex tajo tintaya chabuca norte Botadero central Superintendencia de Proyectos de Sostenibilidad   C

TIPO PISÓN:

MUESTRA : F. MUESTREO:

M-1 14/01/2019

F. EJECUCION:

01/04/2019

ENSAYADO EN :

Lab.Mec. Suelos y concreto

Manual

METODO:

Seco

4

5

13 1

2

3

 pág. 128

 

Peso de molde+suelo Peso de molde Peso de suelo compactado Densidad húmeda

DETERMINACION DE LA DENSIDAD HUMEDA 10,412.7 10,212.50 10,616.60 0 6013.4 6013.4 6013.4

gf. gf.

10,682.40

10,605.80

6013.4

6013.4

gf.

4199.1

4399.3

4603.2

4669

4592.4

gf./cm³

1.995

2.09

2.187

2.218

2.181

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Peso suelo húmedo + tara Peso de suelo seco+tara Peso de agua Contenido de humedad

gf.

528.5

443.3

469.8

392.1

415.1

gf.

498.5

410.4

425.1

348.1

362.5

gf.

30

32.9

44.7

44

52.6

%

6.02

8.02

10.52

12.64

14.51

1.969

1.905

DETERMINACION DE LA DENSIDAD SECA Densidad seca GRAVEDAD ESPECIFICA HUMEDAD DE GRAFICA PESO UNITARIO SATURADO

gf./cm³

1.881 1.935 1.978 CURVA DE SATURACIÓN (S=100%)

 

2 .661 2.

2.661

2.661

2.661

2.661

%

6.02

8.02

10.52

12.64

14.51

gf./cm³

2.294

2.193

2.079

1.991

1.92

CURVA DE COMPACTACIÓN

2.105 2.055    )   c   c    /   g    (   c   a   e   s    d   a    d    i   s   n   e    D

2.005 1.955 1.905 1.855 1.805 1.755 5.4

6.4

7.4

8.4

9.4

10.4

11.4

12.4

13.4

14.4

Contenido de humedad(%)

 pág. 129

 

Densidad máxima  máxima  Humedad óptima

±

0.02

=

1.981

g./cm³

±

0

=

11.24

%

Volumén de molde OBSERVACIONES:

±

0.1

=

2105.3

REALIZADO POR:

cm³

REVISADO POR:

14.- COMPACTACION DEL SUELO EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA ESTANDAR (PROCTOR ESTANDAR) REFERENCIAS NORMATIVAS NORMATIVAS - NTP 339.142: Suelos. Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía estándar (600 kN-m/m3 (12 400 pie-lbf/pie3)). -  ASTM D 698: Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteri Chara cteristics stics of Soil Using Standard Effort (12 400 pie-lbf/pie3 pie-lbf/pie3 (600 kNm/m3)) - MTC E 116    pág. 130

 

NT NTP P 33 339. 9.14 142: 2:19 1999 99 (r (rev evis isad ada a el 20 2014 14)) SU SUEL ELOS OS.. Mé Méto todo do de en ensa sayo yo pa para ra la

compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía estándar (600 kN m/m3 (12 400 pie-lbf/pie3)). 1ª Edición Reemplaza a la NTP 339.142:1999

FUNDAMENTO Establecer el Método de Ensayo para la Compactación del Suelo en Laboratorio utilizando una Energía Estándar (600 kN-m/m3 (12 400 pie-lbf/pie3)). OBJETO Este método de ensayo cubre los procedimientos de compactación en el laboratorio que se util utilizan izandepara determina determinar r lasderelaci relaciones ones entre el contenido conte nido deenagua y el peso unitario seco los suelos (curva compactación) compactados un molde con un diámetro de 101,6mm (12 400 pie- lbf/pie3).

- Nota 1. El equipo y los procedimientos son similares a los propuestos por R.R. Proc Pr octo torr (E (Eng ngin inee eeri ring ng Ne News ws Re Reco cord, rd, 7 de se sept ptie iemb mbre re de 19 1933 33)) co con n la excepc exc epción ión pri princi ncipal pal,, que los gol golpes pes del pis pisón ón fue fueron ron ref referi eridos dos com como o “12 pulgadas de golpes firmes” en lugar de caída libre produciendo un esfuerzo variable varia ble de compac compactació tación n depend dependiendo iendo del operad operador, or, pero probablemente probablemente en el rango de 700 a 1,200 kN-m/m3 (15 000 a 25 000 pie-lbf/ft3). El ensayo de esfuerzo estándar es a veces referido como el Ensayo de compactación Proctor Estándar. - Nota 2. Las mezclas de suelos o de suelos agregados se les consideran como suelos finos, o de grano grueso o compuestos o mezclas de suelos naturales, o mezclas de suelos naturales o procesados o agregados tal como el limo o piedra partida. Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas retenidas en el tamiz de 19,0 mm (¾” pulg).

- 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 19,0 mm (3/4 pulg) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción que pasa la malla de 19,0 mm (¾ pulg), ver ensayo ASTM D 4718. 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.

METODO "A" - Molde: 101,6 mm de diámetro (4 pulg) - Material: Se emplea el que pasa por el tamiz 4,75 mm (Nº 4). - Número de capas: 3 - Golpes por capa: 25 - Uso: Se utiliza cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº 4). - Otros Usos: Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos re req querimientos de gradación pueden ser ensayados usando  pág. 131

 

Método B ó C.

METODO "B" - Molde: 101,6 mm (4 pulg) de diámetro. - Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz de 9,5 mm (⅜pulg). - Número de Capas: 3

- Golpes por capa: 25 - Usos: Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº 4) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg). - 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: 152,4mm (6 pulg) de diámetro. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz 19,0 mm (¾pulg). Número de Capas: 3 Golpes por Capa: 56 Uso: Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz 19,0 mm (¾ pulg). - El molde de 152,4 mm (6 pulg) de diámetro no será usado con los métodos A ó B. 4. Los variar ligeramente es - Nota ensayado conresultados el mismo tienden esfuerzoa de compactación encuando moldeseldematerial diferentes tamaños. Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de un tamaño (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 apropiada 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 de ensayo se utiliza para suelos que drenan libremente, no se definirá bien el Peso Unitario Seco máximo y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D 4253 (NTP 339.137). Los valores de las unidades del SI son reconocidos como estándar. Los valores establecidos por las unidades de pulgadas-libras son proporcionados sólo como información. En ingeniería se acostumbra usar, indistintamente, unidades que representan masa y fuerza a menos que se realicen cálculos dinámicos ( F  m  a ). Tácitamente combina dos sistemas diferentes de unidades, es decir un sistema absoluto y uno gravimetrito. Científicamente no se desea combinar el uso de dos sistemas diferente en uno estánd estándar. ar. Este método de ensay ensayo o se elaboró utilizando utilizando unida unidades des pulg-libra  pág. 132

 

(sistema gravimetrito) donde la libra (lbf) representa una unidad de fuerza. El uso de masa (lb m) es por conveniencia de las unidades y no intentan establecer que su uso sea científicamente correcto. Las conversiones del sistema SI son de acuerdo a la práctica ASTM E 380. El uso de balanzas que registran libras masa o registran la densidad en lbm/pie3 no debe considerarse como no conforme con esta norma. Este método de ensayo 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. El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades

satisf sati sfac acto tori rias as de In Inge geni nier ería ía ta tale less co como mo:: re resi sist sten enci cia a al es esfu fuer erzo zo de co cort rte, e, compre com presib sibili ilidad dad ó per permea meabil bilidad idad.. Tam Tambié bién n los sue suelos los de cim ciment entaci acione oness son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de co comp mpac acta taci ción ón y co cont nten enid ido o de ag agua ua qu que e se ne nece cesi sita tan n pa para ra ob obte tene nerr la lass 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 consol con solida idació ción n per permea meabil bilida idad d u otr otros os ens ensayo ayoss que req requie uieren ren la prep prepara aració ción n de especímenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el óptimo contenido de humedad (wo) (w o) y el Pe Peso so Uni nita tari rio o Sec eco o má máxxim imo o (μ (μdm dmáx áx)) med edia iant nte e un en ensa sayo yo de comp co mpac acta taci ción ón.. Lo Loss es espe pecí címe mene ness de co comp mpac acta taci ción ón a un co cont nten enid ido o de ag agua ua seleccionado (w),seco sea del lado húmedo o seco delporcentaje óptimo (wo) al óptimo (wo)Seco ya un Peso Unitario seleccionado relativo a un delóPeso Unitario máximo (μdmáx). 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 (μdmáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación.

EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS Ensamblaje del Molde. - Los moldes deben de ser cilíndricos hechos de materiales rígidos y con capacidad que se indican en 4.1.1 ó 4.1.2 de este ensayo 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 de esta sección. El tipo “ahusado” debe (0,200 tener un diámetro internolos tiporequisitos tapa que sea uniforme y no mida más de 16,7 mm/m pulg/pie) de la altura del molde. Cada molde tiene un plato base y un collar de extensión ensamblado, ensamb lado, ambos de metal rígido y const construido ruidoss 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 50,8 mm (2,0 pulg) con una sección superior que sobrepasa para formar un tubo con una sección  pág. 133

 

cilíndrica recta de por lo menos 19,0 mm (0,75 pulg), 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.

- Molde de 4 pulgadas. - Un molde que tenga en promedio 101,6 ± 0,4 mm (4,000 ± 0,016 pulg) de diámetro interior, una altura de 116,4 ± 0,5 mm (4,584 ± 0,018 pulg) y un volumen de 944 ± 14 cm3 (0,0333 ± 0,0005 pie3). Un molde con las características mínimas requeridas es mostrado en la Fig. 1. - Molde de 6 pulgadas. - Un molde que tenga en promedio 152,4 ± 0,7 mm (6,000 ± 0,026 pulg) de diámetro interior, una altura de: 116,4 ± 0,5mm (4,584 ± 0,018 pulg) y un volumen de 2 124 ± 25 cm3 (0,075 ± 0,0009 pie3). Un molde con las características mínimas requeridas es mostrando en Fig.2. - Pisón ó Martillo. - Un pisón operado manualmente como el descrito en 4.2.1. ó mecánicamente como el descrito en 4.2.2. El pisón debe caer libremente a una distancia de 304.8 ± 1,3 mm (12 ± 0,05 pulg) de la superficie de espécimen. La masa del pisón será 2,5 ± 0,01 kg (5,5 ± 0,02 lb-m), salvo que la masa pisón mecánico se ajuste al descrito en el Método de Ensayo ASTM D

2168 (ver Nota 5). La cara del pisón que golpea deberá ser plana y circular, excepto excep to el nombra nombrado do en 4.2.3 4.2.3.. con un diáme diámetro tro de 50,80 ± 0,13 mm (2,000 ± 0,005 pulg), (Figuras 1 y 2). El pisón deberá ser reemplazado si la cara que golpea se desgasta ó se deforma al punto que el diámetro sobrepase los 50,80 ± 0,25 mm (2,000 ± 0,01 pulg). 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. - Pisón Manual. -   El pisón deberá estar equipado con una guía que tenga suficiente espacio libre para que la caída del pisón y la cabeza no sea restringida. La guía deberá tener al menos 4 orificios de ventilación en cada extremo (8 orificios en total) localizados con centros de 19,0 ± 1,6 mm (¾ ± 1/16 pulg) y espaciados a 90º. Los diámetros mínimos de cada orificio de ventilación deben ser 9,5 mm (⅜ pulg). Orificios adicionales ó ranuras pueden ser incorporados en el tubo guía.

- Pisón Mecánico Circular. -  El   El pisón puede ser operado mecánicamente de tal manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie del espécimen. Debe haber 2,5 ± 0,8 mm (0,10 ± 0,03 pulg) de espacio libre entre el pisón y la superficie interna del molde en su diámetro más pequeño. El pisón mecánico debe cumplir los requisitos de calibración requeridos por el Método de Ensayo ASTM D 2168. El pisón mecánico debe estar equipado con medios mecánicos capaz de soportar el pisón cuando no está en operación. - Pisón Mecánico. -   Cuando es usado un molde de 152,4 mm (6,0 pulg), un sector de la cara del pisón se debe utilizar en lugar del pisón de cara circular. La cara que contacta el espécimen tendrá la forma de un sector circular de radio igual a 73,7 ± 0,5 mm (2,90 ± 0,02 pulg). El pisón se operará de tal  pág. 134

 

-

-

manera que los orificios del sector se ubiquen en el centro del espécimen. Extractor de Muestras (opcional). -  Puede ser una gata, estructura ú otro meca me cani nism smo o ad adap apta tado do co con n el pr prop opós ósitito o de ex extr trae aerr lo loss es espe pecí címe mene ness compactados del molde. Balanz Bal anza. a. -   Un Una a ba bala lanz nza a de ti tipo po GP GP5 5 qu que e re reún úna a lo loss re requ quis isititos os de la Especificación ASTM D 4753, para una aproximación de 1 gramo. Horno Ho rno de Sec Secado ado.. -   Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5 ºC a través de la cámara de secado.   Una regla recta metálica, rígida de una longitud conveniente pero no Regla. -  Una menor que 254 mm (10 pulgadas). La longitud total de la regla recta debe ajustarse ajust arse directamente directamente a una tole tolerancia rancia de ± 0,1 mm (± 0,005 pulg). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 3 mm (1/8 pulg).  De 19,0 mm (¾ pulg), 9,5 mm (⅜ pulg) y 4,75mm (Nº 4), Tamices ó Mallas. -  De

conforme a los requisitos de la especificación ASTM E 11. Diversas rsas herramientas herramientas tales como cucha cucharas, ras, - Herram Herramien ientas tas de Mez Mezcla cla.. -   Dive morteros, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecá me cáni nico co ap apro ropi piad ado o pa para ra la me mezc zcla la co comp mple leto to de mu mues estr tra a de su suel elo o co con n incrementos de agua.

MUESTRA

La masa de la muest muestra ra requerida requerida para el Métod Método o A y B es aproximadame aproximadamente nte 16 kg (35 lbm) y para el Método C es aproximadamente 29 kg (65 lbm) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 23 kg (50 lbm) y 45 kg (100 lbm) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla 4,75mm (Nº 4), 9,5mm (⅜ pulg) ó 19,0mm (¾ pulg) adecuadamente para escoger el procedimiento 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 (NTP 339.128 ó ASTM C 136). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de la información que se desea.

PROCEDIMIENTO Preparación del Ensayo

SUELOS No vuelva a usar el suelo que ha sido compactado previamente en laboratorio. Utilice el método de preparación húmedo y cuando se ensaye con suelos que contienen hallosita hidratada o donde la experiencia con determinados suelos indica que los resultados pueden ser alterados por el secado al aire. Preparar los especímenes del suelo para el ensayo de acuerdo al párrafo 6.1.2 (de  pág. 135

 

preferencia) o con 6.1.3 de este ensayo.

METODO DE PREPARACION HUMEDA (PREFERIBLE) Sin secado previo de la muestra, pásela a través del tamiz 4,75 mm (Nº 4), 9,5 mm (⅜ pulg) ó 19,0 mm (¾pulg), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C). Determine el contenido de agua del suelo procesado. Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes 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, añadiendo al cálculo agua y mezcla (ver Nota 6). Seleccionar los contenidos de agua para el resto de los especímenes de tal forma que resulten por lo menos dos especímenes húmedos y dos secos de acuerdo al contenido óptimo de agua, que varíen alrededor del 2%. Como mínimo es necesario doss co do cont nten enid idos os de ag agua ua en el la lado do se seco co y hú húme medo do de dell óp óptitimo mo pa para ra de defifini nir  r  exactamente la curva de compactación del peso seco unitario (ver 7.1.1 de este ensayo). Algunos suelos con un óptimo contenido de agua muy alto ó una curva de compactación relativamente plana requieren grandes incrementos de contenido de agua para obtener un Peso Unitario Seco Máximo bien definido. Los incrementos de contenido de agua no deberán excederán de 4%.

- Nota 6. Con la práctica generalmente 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 cont co nten enid idos os de ag agua ua de dell la lado do se seco co de dell óp ópti timo mo,, lo loss su suel elos os titien ende den n a desintegrarse; del lado húmedo del óptimo, se mantienen unidos en una masa cohesi coh esiva va peg pegajo ajosa. sa. El ópt óptimo imo con conten tenido ido de hum humeda edad d fre frecue cuente ntemen mente te es

ligeramente menor que el límite plástico. Usar aproximadamente kg (5 lbm) en cada espécimen que se compacta empleando el2,3Métodos A ódelB;suelo ó 5,9tamizado kg (13 lbm) cuando se emplee el Método C. Para obtener los contenidos de agua del espécimen que se indica en 6.1.2.2 de este ensayo, 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 temperatura de ambiente ambiente o en un aparato de secado de modo que la temperatura de la muestra no exceda de 60ºC. Mezclar el suelo continuamente durante el proceso de secado para mantener  la distribución del contenido agua en todas partes y luego colóquelo aparte en un cont co nten ened edor or co con n ta tapa pa y ub ubíq íque uelo lo de ac acue uerd rdo o co con n la Ta Tabl bla a Nº Nº1 1 an ante tess de la compactación. Para seleccionar un tiempo de espera, el suelo debe ser clasificado ò seleccionado mediante el método de ensayo NTP 339.134, la práctica ASTM D 2488 o mediante datos de otras muestras del mismo material de origen. Para ensayos de determinación, la clasificación deberá ser por Método de ensayo NTP 339.134 (ASTM D 2487).

METODO DE PREPARACION EN SECO  pág. 136

 

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 60ºC. Disgregar por completo los grumos de tal forma de evitar quebrar las partículas individuales. Pasar el material por el tamiz apropiado: 4,75 mm (Nº 4), 9,5 mm (⅜ pulg) ó 19,0 mm (¾ pulg). Durante la preparación del material granular que pasa la malla ¾ pulg para la compactación en el molde de 6 pulgadas, disgregar o separar  los agregados lo suficientemente para que pasen el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg) de manera de facilitar la distribución de agua a través del suelo en el mezclado posterior. Preparar mínimo cuatro (preferiblemente cinco). Usar aproximadamente 2,3 kg del suelo tamizado para cada espécimen a ser  compactado cuando se emplee el Método A, B ó 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 en 6.1.2.2 de este ensayo. Seguir la preparación del espécimen por el procedimiento especificado en 6.1.2.3 de este ensayo para los suelos secos ó adicionar agua en el suelo y el curado de cada espécimen de prueba. Compac Comp acta taci ción ón.. - De Desp spué uéss de dell cu cura rado do,, si se re requ quie iere re,, ca cada da es espé péci cime men n 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 91kg. Asegurar el plato base a un cimiento rígido. El método de unión al cimiento rígido deberá permitir un desmolde fácil del molde ensamblado, el collar y el plato base después que se concluya la compactación. Compactar el espécimen en cinco capas. Después de la compactación, cada capa deberá deb erá ten tener er apr aproxi oximad madame amente nte el mis mismo mo esp espeso esor. r. Ant Antes es de la com compac pactac tación ión,, 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 5 mm (2 pulg) de diámetro. Posteriormente a la compactación de cada uno de las cuatro primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredes del molde que no han sido compactado o extendido cerca de la superficie compactada será recortada. recortada. El suelo recortado recortado puede ser inclu incluido ido con el suelo adicional adicional para la próxima capa. Un cuchillo ú otro aparato disponible puede ser usado. La cantidad tota to tall de su suel elo o us usad ado o se será rá ta tall qu que e la qu quin inta ta ca capa pa co comp mpac acta tada da se ex exte tend nder erá á ligeramente dentro del collar, pero no excederá 6 mm (1/4 pulg) de la parte superior  del molde. Si la quinta capa se extiende en más de 6 mm (1/4 pulg) de la parte superior del molde, el espécimen será descartado. El espécimen será descartado cuando el último golpe del pisón para la quinta capa resulta por debajo de la parte superior del molde de compactación. Compactar cada capa con 25 golpes para el molde de 101,6 mm (4 pulg) ó 56  pág. 137

 

golpes para el molde de 152,4 mm (6 pulgadas).

- Nota 7. Cuando los especímenes de compactación se humedecen más que el conten con tenido ido de agu agua a ópt óptimo imo,, pue pueden den prod produci ucirse rse sup superf erfici icies es com compac pactad tadas as 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 5º de la vertic ver tical. al. Apl Aplica icarr los gol golpes pes en una rel relaci ación ón uni unifor forme me de apr aproxi oximad madame amente nte 25 golpes/minuto y de tal manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie del espécimen. Después de la compactación de la última capa, remover el collar y plato base del molde, excepto como se especifica en 6.1.4.7 de este ensayo. 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 cortado 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 ante an teri rior ores es en la pa part rte e in infe feri rior or de dell es espé péci cime men n cu cuan ando do se ha halllla a de dete term rmin inad ado o el volumen del molde sin el plato base. Para suelos muy húmedos o muy secos, se perderá suelo o agua si el plato base se remueve. Para estas situaciones, dejar el plato base fijo al molde. Cuando se deja unido el plato base, el volumen del molde deberá calibrarse con el plato base unido al molde o a un plato de plástico o de vidrio como se especifica en el anexo A1 (A.1.4.1). 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 agu agua a uti utiliz lizand ando o tod todo o el esp espéci écimen men (se ref refier iere e est este e mét método odo)) o una por porció ción n

represent repres entati ativa. va. Cua Cuando ndo se uti utiliz liza a tod todo o el esp espéci écimen men,, qui quiébr ébrelo elo par para a fac facili ilitar tar el secado. De otra manera se puede obtener una porción cortando axialmente por el centro del espécimen compactado y removiendo 500 g del material de los lados cortados. Obtener el contenido de humedad de acuerdo al Método ensayo NTP 339.127.

PROCEDIMIENTO OPERATORIO PREPARACION DE APARATOS  pág. 138

 

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. Revise que el ensamblado del pisón este en buenas condiciones de trabajo y que suss pa su part rtes es no es esté tén n flfloj ojas as ó ga gast stad ado. o. Re Real aliz izar ar cu cual alqu quie ierr aj ajus uste te ó re repa para raci ción ón necesaria. Si los ajustes ó reparaciones son hechos, el martillo deberá volver a ser  calibrado. Calibr Cali brac ació ión n de lo loss si sigu guie ient ntes es ap apar arat atos os an ante tess de dell us uso o in inic icia ial,l, de desp spué uéss de reparac rep aracion iones es ú otr otros os cas casos os que pue puedan dan afe afect ctar ar los res result ultado adoss del ens ensayo ayo,, en intervalos no mayores que 1000 muestras ensayadas o anualmente, cualquiera que ocurra primero; para los siguientes aparatos. a)

Balanza. - Evaluar de acuerdo con especificaciones ASTM D 4753.

b)

Moldes. - Determinar el volumen como se describe en Anexo A1.

c)

Pisón Manual. - Verifique la distancia de caída libre, masa del pisón y la cara del pisón de acuerdo con 4.2 de este ensayo. Verificar Verificar los requisitos requisitos de la guía de acuerdo con 4.2.1 de este ensayo.

d)

Pisón Mecánico. - Calibre y ajuste el pisón mecánico de acuerdo al Método de Ensayo ASTM D 2168. Además, el espacio libre entre el pisón y la superficie interior del molde debe verificarse de acuerdo a 4.2.2 de este ensayo.

CALCULOS Ca Calc lcul ule e el Pe Peso so Un Unititar ario io Se Seco co y Co Cont nten enid ido o de Ag Agua ua pa para ra ca cada da es espé péci cime men n compactado como se explica en 7.1.3 y 7.1.4 de este ensayo 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 0,2 kN/m3 (0,1 lbf/ lb f/pi pie3 e3)) y co cont nten enid ido o de ag agua ua ap apro roxi xima mado do a 0, 0,1% 1%.. En ba base se a la cu curv rva a 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 Peso unitario seco máximo y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D 4718. 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%. Los valores de contenido de agua para la condición de 100% de saturación puede ser calculadas como se explica en 7.1.5 de este ensayo (ver ejemplo, Fig. 3).

- Nota 8. La curva de saturación al 100% es una ayuda al diseñar 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  pág. 139

 

puede ser ploteada o 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 9. 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). - Calcular de acuerdo con Método de Ensayo 339.127. Peso Unitario Seco. - Calcular la densidad húmeda (Ec 1), la densidad seca (Ec 2) y luego el Peso Unitario Seco (Ec 3) como sigue

 ( M t − M md )

θm =1000 x

V 

  (1)

Donde:  θm = Densidad Húmeda del espécimen compactado en (M/m3)  M t  = Masa del espécimen húmedo y molde (kg)  M md=Masa del molde de compactación (kg) V  =V  =Vol olum umen en de dell mol molde de de co comp mpac acta taci ción ón (m (m3) 3)

(Ver (V er An Anex exo o A1) A1)

m θd =   θ (2)  w

1

+

100

Donde: θd = Densidad seca del espécimen compactado en (Mg/m3) w  = Contenido de agua (%) Ψ d =62.43 θd

Ψ d =9.807 θ d

lbf   pie

3

(3 )

kN  3

 ( 4 )

m

Donde: Ψ d = 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 re rela laci ción ón de va vací cíos os ce cero ro de dell pe peso so un unititar ario io se seco co,, se sele lecc ccio ione ne lo loss va valo lore ress correspondientes de contenido de agua a la condición de 100% de saturación como sigue: W sat =¿ ¿

Donde:

 pág. 140

 

W sat  = Contenido de agua para una saturación completa (%). Ψ W  = Peso unitario del agua 9,807kN/m3 ó (62,43 lbf/ pie3). Ψ d   = Peso unitario seco del suelo. Gs   = Gravedad específica del suelo.

- Nota 10. La gravedad específica puede ser calculada para los especímenes 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 NTP 339.131. ANEXO Reportar la siguiente información:

-

-

Procedimiento usado (A, B o C). Método usado para la preparación (húmedo ó seco). El contenido de agua recibida, si se determinó. El óptimo Contenido de Agua Modificado, con aproximación al 0,5%. El Peso Unitario Seco Máximo, con aproximación apr oximación a 0,5 lbf/pie3. Descripción del Pisón (Manual ó Mecánico). Datos del tamizado del suelo para la determinación del procedimiento (A, B ó C) empleado. Descripción o Clasificación del material usado en la prueba (ASTM D 2488-NTP 339.134). Gravedad Específica y Método de Determinación. Origen del material usado en el ensayo, por ejemplo, proyecto, lugar, profundidad, etc. Plot Pl oteo eo de la Cu Curv rva a de Co Comp mpac acta taci ción ón mo most stra rand ndo o lo loss pu punt ntos os de compactaci compa ctación ón utili utilizados zados para estab establecerl lecerla a y la curva de compa compactaci ctación ón y la curva de 100% saturación, el punto de Peso Unitario Seco Máximo y Optimo Contenido de Agua. El dato de Corrección por Fracción Sobredimensionada si es usado, incluyendo la fracción sobredimensionada (Fracción Gruesa), Pc en %.

PRECISION Y DISPERSION PRECISION  El criterio de precisión de los resultados obtenidos de este método está basado en resultados obtenidos de un programa interlaboratorio, conducido por un laboratorio acreditado referente con muestras por tipo de suelo. DISPERSION  pág. 141

 

 No existe un valor de referencia aceptado para este método de ensayo, por lo tanto, la dispersión no puede ser determinada.

ANEXO A (INFORMACION OBLIGATORIA) VOLUMEN DEL MOLDE DE COMPACTACION OBJETIVO Este anexo describe el procedimiento para la determinación del volumen del molde de compactación. El volumen es determinado por un método de llenado con agua y chequeado con un método de medición lineal.

APARATOS En ad adic ició ión n a lo loss ap apar arat atos os lilist stad ados os en la se secc cció ión n 4, lo loss si sigu guie ient ntes es ít ítem emss so son n requeridos:

- Vernier o Dial Calibrado, graduado en un rango de medición de por lo 0 mm a 150 mm (0 a 6 pulgadas) y sensibilidad de 0,02 mm (0,001 pulg.). - Micrómetro Interior, graduado en un rango de 50 a 300 mm (2 a 12 pulg.) y aproximación de lectura a 0,02 mm (0,001 pulg.). - Platos de Plástico ó Vidrio, Dos platos de vidrio o plástico de espesor 200 mm2 por 6 mm de grosor (8 pulg.2 por 1/4 pulg.). - Termómetro, de un rango de 0 - 50 ºC, con graduaciones cada 0,5 ºC, de acuerdo a las Especificaciones ASTM E 1. - Llave de cierre engrasada o sellador similar. Equipo diverso; jeringa de pera, secadores, PRECAUCIONES Desarr Desa rrol olla larr es este te pro proce cedi dimi mien ento to en un ár área ea ai aisl slad ada a de co corr rrie ient ntes es de ai aire re y fluctuaciones extremas de temperatura.

PROCEDIMIENTO Método de Llenado de agua: Engrasar ligeramente la base del molde de compactación y colocarlo en uno de los platos de plástico ó vidrio. Engrasar ligeramente la parte superior del molde. Tener  cuidado de no engrasar el interior del molde. Si es necesario usar el plato base, como se anota en 6.1.4.7 de este ensayo, colocar al molde engrasado en el plato base y asegurar con los tornillos sujetadores. Determ Dete rmin inar ar la ma masa sa de dell mo mold lde e en engr gras asad ado o y pl plat atos os de vi vidr drio io o pl plás ástitico co co con n aproximación al 1 g (0,01 lbm).  pág. 142

 

Colocar el molde y la base del plato en una superficie nivelada, firme y llenar el molde con agua ligeramente hasta los bordes.

Deslizar el segundo plato sobre el borde superior del molde de tal manera que el molde quede completamente lleno de agua y sin burbujas de aire atrapadas. Añadir  o quitar agua si es necesario, con la jeringa bombilla. Secar completamente cualquier exceso de agua del exterior del molde y platos. Determinar el peso del molde, platos y agua y registrar con aproximación a 1 g (0,01 ( 0,01 lbm). Determinar la temperatura Determinar temperatura del agua en el molde con aproxi aproximació mación n 1 ºC y regis registrar. trar. Determinar la densidad absoluta del agua según la Tabla A1.1. Calcular el peso del agua en el molde Calcular el volumen de agua dividiendo el peso del agua por la densidad de agua y registrar con aproximación a 1 cm3 (0,0001 pie3). Cuando el plato de base es usado para la calibración del volumen Método de Mediciones Lineales: Usando el vernier calibrador o el micrómetro interior, medir el diámetro del molde seis veces la parte superior del molde y seis veces en la parte inferior del molde, espaciando proporcionalmente cada una de las seis mediciones alrededor de la circunferencia del molde. Registrar valores con aproximación a 0,02 mm (0,001 pulgadas). Usando el ve Usando verni rnier er cal calibr ibrado ador, r, med medir ir la alt altura ura int interi erior or del mol molde de rea realiz lizando ando tre tress medidas igualmente espaciados alrededor de la circunferencia del molde. Registrar  los valores con aproximación 0,02 mm (0,001 pulgadas). Calcular el promedio del diámetro de la parte superior del molde, promedio del diámetro de la parte inferior del molde y el promedio de la altura. Calcular el volumen del molde y registrar con aproximación a 1 cm3 (0,0001 pie3) utilizando la ecuación A1a (para pulgadas-libra) ó A1b (para SI): V = ¿ ¿ V = ¿ ¿

Donde: V  = Volumen de molde, cm3, (pie3) h= Promedio de altura, mm, (pulg). d t  = Promedio de diámetro de la parte superior, mm (pulg) d b = Promedio de diámetro de la parte inferior, mm (pulg) 1/1728 = Constante para convertir pulg3 a pie3 1/103 = Constante para convertir mm3 a cm3

COMPARACIÓN DE RESULTADOS COMPARACIÓN  pág. 143

 

El vo volu lume men n ob obte teni nido do po porr ot otro ro mé méto todo do de debe be es esta tarr de dent ntro ro de lo loss re requ quis isititos os de tolerancia de 4 La diferencia entre los dos métodos no debe ser mayor que 0,5 % del volumen nomina nom inall del mol molde. de. Rep Repeti etirr la det determ ermina inació ción n de vol volume umen n si est este e criter criterio io no se consigue cumplir con los requisitos. La falla en la obtención de un acuerdo satisfactorio entre los dos métodos incluso

después de varias tentativas, es una indicación que el molde se encuentra muy deformado y debe ser reemplazado. Emplear el volumen del molde determinado, con el método de llenado en agua, como el valor de volumen asignado para cálculo de humedad y densidad seca

Tabla 1 Tiempo de permanencia requerido para saturación de especímenes Clasificación Tiempo d de e p pe ermanencia m míínimo e en n horas GW, GP, SW, SP No se requiere GM, SM   3 Todo To doss los los demá demáss 16 suelos Tabla 2 Equivalencia métrica para las figuras Nº 1 y 2 P,u0l1g6adas 0 0,026 0,032 0,028

m 0,i4lí1metros 0,66 0,81 0,71 12,70 63,50 66,70 101,60 114,30 116,43 120,60 152,4 165,10 168,30 171,40 208,60

½

2½ 2⅝ 4

4½ 4,584 4¾ 6

6½ 6⅝ 6¾ 8¼ pie 3 1/30 (0,0333) 0,0005 1/13,333 (0,0750)

cm 3  

943

14 2 124  pág. 144

 

0,0011

31

Tabla A.1.1 Densidad del Agua Tem empe pera ratu tura ra ºC (º (ºF) F) Den ensi sida dad dd del el Agua Agua g/ g/m ml 18 (64,4) 0,99862 19 (66,2) 0,99843 20 (68,0) 0,99823 21 (69,8) 0,99802 22 (71,6) 0,99779 23 (73,4) 0,99756

24 (75,2) 25 (77,0) 26 (78,8)

0,99733 0,99707 0,99681

Figura 1: Molde cilíndrico de 4,0 pulg

 pág. 145

 

Figura 2: Molde cilíndrico de 6,0 pulg

 pág. 146

 

Figura 3: Ejemplo de Gráfico de Curva de Compactación

15.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL REFERENCIAS: - MTC E 135 DETERMINACION DE LAS CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL DE SUELOS -  ASTM D2435 -  AASHTO T 216 0 – 03 - NTP 339.170

PROPIEDADES

DE

FUNDAMENTO   FUNDAMENTO  La var variac iación ión en las con condic dicion iones es de esf esfuer uerzos zos que se apl apliqu iquen en sob sobre re cua cualqu lquier  ier  mate ma teri rial al,, llllev evara aran n a un una a de defo form rmac ació ión n de dell mi mism smo, o, la cu cual al se será rá ma mayo yorr o me meno nor  r  depe de pend ndie iend ndo o de dell titipo po de ma mate teri rial al.. La de defo form rmac ació ión n de dell su suel elo o en re rela laci ción ón co con n materiales como el concreto y el acero es mucho menor y se desarrolla en el transcurso del tiempo. La deformación en las arcillas se lleva a cabo en grandes period per iodos os de tie tiempo mpo des despué puéss de la apl aplica icació ción n de la car carga, ga, pro produc ducién iéndos dose e una

variación en la forma y el volumen de la misma. La aplicación de la carga produce una variación en la estr estructura uctura del material determinada determinada por la reducción de vacío vacíoss existentes en el suelo. Según Juárez Badillo-Rico Rodríguez Rodríguez (2005) “El proceso de consolidación consolidación es un proces proceso o de dismin disminuci ución ón de volume volumen, n, qu que e te teng nga a lugar lugar en un lapso lapso,,  provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo”. En este proceso de  provocado consolidación se llevan a cabo diferentes etapas:

- Consolidación Inicial: Reducción casi instantánea producida en el momento propio de la aplicación de la carga inicial y que corresponde a la reducción de vacíos por eliminación de aire. - Consolidación Primaria: Se lleva a cabo cuando con la aplicación de nuevas cargas car gas la redu reducci cción ón del volumen volumen es pro produc ducto to de la eli elimin minaci ación ón del agua presente en los vacíos, y donde las cargas son transferidas a la estructura mineral. - Consolidación Secundaria: se lleva a cabo cuando con la aplicación de nuevas cargas la reducción de volumen es producto del reacomodamiento de las partículas de la masa de suelo, que a su vez son responsables de la totalidad de la carga. OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:  pág. 147

 

-

Esfuerzo Efectivo Inicial Esfuerzo de Preconsolidacion Relación de Sobreconsolidación Índice de Compresibilidad Índice de Recompresión

EQUIPO - Dispositivo de carga: dispositivo para la aplicación de cargas verticales, capaz de mantener cargas constantes con una precisión de ± 0,5 % de la carga aplicada en el momento onso solilidò dòm met etro ro:: Ap Apar arat ato o de la labo bora rato tori rio o qu que e pe perm rmit ite e co cono noccer la - Con compresibilidad del suelo resultado de su consolidación. En este permanece la muestra dentro de un anillo durante el ensayo, bien sea de manera fija o flotante y con piedras porosas en cada cara de la muestra.

Consolidòmetro para ensayo de Consolidación Unidimensional 

-  Anillo: Anillo de bronce, aluminio o acero inoxidable u otro material que no presente corrosión ante el contacto con el material de las muestras; con borde cortante para tallar la muestra al diámetro deseado. Su rigidez debe garantizar  que, en el momento de aplicar la carga máxima, este no varié su diámetro en una relación mayor de 0,3 %. EL diámetro mínimo del anillo debe ser de 50mm y su altura de 13mm. - Piedras Porosas: Piedras porosas de material que garantice no ser susceptible a ser atacado por el contacto con las muestras o por la humedad, con características de porosidad que impidan la entrada de las partículas de suelo en su estructura y que garanticen un óptimo drenaje durante el ensayo. - El diámetro de las piedras debe ser entre 0,2 y 0,5 mm inferior al diámetro del anillo. Deben estar libres de fract anillo. fracturami uramiento ento y aporta aportarr la resis resistenci tencia a necesa necesaria ria para evitar su rompimiento una vez sean aplicadas las máximas cargas.

 pág. 148

 

Equipo de Consolidòmetro 1 Cél Célula ula Edo Edomèt mètric rica a 2 Col olllar aríín 3 Tor Tornil nillos los de F Fija ijació ción n 4 Pist Pistón ón de Ca Carga rga 5 Pied Piedras ras Poro Porosa sass 6 Anillo

  Equipo de Consolidòmetro.

 

- Balanza: debe trabajar con aproximación de 0,1 g o 0,1 % del peso de la muestra. Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC. Deformìmetro: Debe trabajar con una aproximación de 0,0001”. Cronometro: debe trabajar con una aproximación de 0,1s. Recipientes: Necesarios para determinar el contenido de humedad y cuyas características cumplan lo estipulado. - Equipos menores: Dentro de este grupo se encuentran herramientas menores, que son necesarias dentro del proceso del ensayo. Espátulas para enrazar, bisturí y trapos húmedos o papel parafinado para proteger la muestra.

-

OTROS FACTORES - Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde se realizan los ensayos no deben tener variaciones de temperatura mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar. - Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al

análisis anális is y det determ ermina inació ción n de pro propie piedade dades. s. Es pro probab bablem lement ente e la fas fase e más importante para la obtención de datos analíticos que puedan considerarse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. Su almacenamiento debe garantizar que la muestra conserve su humedad natural y que no se presentes eventos de cambios de volumen en el mismo. Se debe evitar golpear las muestras y producir fisuras en las mismas.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA La mu mues estr tra a te tend ndrá rá ex exac acta tame ment nte e el mi mism smo o vo volu lume men n que que el de dell an anilillo lo.. Para Para su mani ma nipu pula laci ción ón y co cort rte e pr prec ecis iso o se re requ quie iere re el us uso o de herr herram amie ient ntas as de cort corte e adecuadas. Teniendo en cuenta que el anillo afilados, este entrara a presión y tomara el volumen de muestra. Paratiene retirarbordes el material sobrante sobre las supe su perf rfic icie iess se ut utililiz izar arán án si sier erra rass de al alam ambr bre e o es espá pátu tula las, s, se segú gún n se sean an la lass  pág. 149

 

car caract acterí erísti sticas cas del sue suelo. lo. Dur Durant ante e est este e pro proced cedimi imient ento o se deb debe e evi evitar tar gol golpea pearr la mues mu estr tra, a, pro produ duci cirr vi vibr brac acio ione ness o to tors rsio ione ness co con n el fifin n de ma mant nten ener er in inta tact cta a su estructura. Se puede hacer uso de una placa de vidrio en la cual se frota la muestra para remover el material de la cara inferior.

Imagen 18 Preparación de la Muestra   Se debe registrar los siguientes datos: - Peso propio del anillo en gramos. Peso de anillode + muestra húmeda en gramos. con una precisión de 0,025mm, --  Altura inicial la muestra en centímetros promediando cuatro lecturas hechas con el aparato de medida con que se cuente. - Diámetro de la muestra en centímetros. - Humedad inicial de la muestra en base a los datos anteriores. - Descripción de las características físicas de la muestra.

PROCEDIMIENTO - Después de realizar la preparación de la muestra, se ensamblan los anillos en el co cons nsol olid idòm òmet etro ro ju junt nto o co con n la lass pi pied edra rass po poro rosa sass y el pa pape pell de fifiltltro ro,, asegurándose que la muestra se expanda en exceso de su altura inicial antes de aplicar cargas mayores a su esfuerzo de pre-consolidación.

Imagen 19 Ensamble de la Muestra

- Se aplica una carga de asentamiento de 1,0 kg la cual generara un esfuerzo de 5kPa. De tratarse de suelos muy blandos se recomienda aplicar una carga  pág. 150

 

de asentamie asentamiento nto igual a 0,5 kg, generando un esfuerzo de 2,5K 2,5KPa. Pa. Luego de aplicar la carga se ajusta el deformìmetro y se registra la deformación inicial .   Nota: Cuando se trate de suelos ensayados en condición inalterada y que en campo hayan sido extraído extraídos s bajo el nivel nivel freático freático,, se inundara inundara la mues mu estr tra a in inme medi diat atam amen ente te para para ev evit itar ar pr proc oces esos os de ex expa pans nsió ión n o hinchamiento.

- Se aplican incrementos de carga para simular presiones sobre la muestra y para cada uno de los incrementos se deben registrar las deformaciones a intervalos de tiempo definidos. - Se re reco comi mien enda da qu que e lo loss in incr crem emen ento toss de ca carga rga ge gene nere ren n la lass si sigu guie ient ntes es presiones: 0.0125 kg/2, 0.0 0.0250 250 kg/2, 0.050 kg/2, 0.1 0.100 00 kg kg//2, 0.200 kg/2, 0.400 kg/ . - Los tiempos de registro para deformaciones en cada intervalo de carga son: 1, 15, 25, 50 segundos, 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 15, 20, 30 minutos y 1, 2, 4, 8, 24 horas. Nota: Se debe garantizar que el intervalo de tiempo entre cada carga, sea suficiente para que se lleve a cabo el proceso de consolidación  primaria. Se deben determinar determinar cargas que en su consecutivo consecutivo doblen el  valo valorr de la inme inmedi diat atam amen ente te an ante teri rior or pa para ra el caso caso de carg carga a y qu que e disminuyan a la mitad en el proceso de descarga.

Imagen 20 Ejecución del ensayo

- Para obtener las características del proceso de descarga, se descarga el suelo haciendo reducciones en orden inverso a la aplicación de las cargas y se

registran las deformaciones de la misma manera y con los mismos intervalos que al hacer la carga.

 pág. 151

 

Nota: La muestra se debe llevar hasta la carga de asiento y de esta manera evitar hinchamientos significativos en el proceso de desmonte.

- Se retiran del consolidòmetro la muestra y el anillo y se determinan los siguientes datos: altura final de la muestra df, peso de anillo más muestra húmeda y peso de anillo más muestra seca. CÁLCULOS: -  Área:  A =

π xD

2

4

Donde:  A : área de la cara de la muestra  D : Diámetro de la muestra

- Volumen:  =   ∗  

Donde: V  : volumen de la muestra  H  :  : altura de la muestra

- Peso Seco: W seco=

W hum 1+ w

  Donde: W seco : peso seco de la muestra W hum : peso húmedo de la muestra w  : Contenido de humedad

- Peso Unitario Húmedo: γ hum =

W hum V 

  Donde: γ hum: Peso Unitario Húmedo W hum : Peso Húmedo

 pág. 152

 

V : Volumen de la muestra

- Peso Unitario Seco: γ seco =

W seco V 

  Donde: γ  seco : Peso Unitario Seco W seco: Peso Seco V : Volumen de la muestra

- Volumen de agua:  = ℎ − 

  Teniendo Tenie ndo en cuent cuenta a que:V w =

  W w Gw γ w

=W w , ya que que según Joseph Joseph Bowl Bowles es

(1980) (19 80) en su libro “Ma “Manua nuall de Lab Labora orator torio io de Suelos”, Suelos”, " Gw   ∗  γ w   son aproximadamente iguales a 1.0 para el agua en condiciones usuales de campo y de laboratorio”.

- Volumen de solidos:  =  − 

 

-  Altura de Solidos:  H s =

V s  A

 

- Relación de Vacíos Inicial: e=

 H − H s  H s

  Donde: : relación de vacíos inicial  H : altura inicial de la muestra  H s : altura de solidos  pág. 153

 

 

- Relación de Vacíos Final:   e=

 H f  − H s  H s

  Donde: : relación de vacíos final  H f : altura final de la muestra  H s : altura de solidos

- Esfuerzo Axial Total: σ =

( P  P∗ Relacion de brazo )−( M a∗ Relacion  Relacionde de brazo )  A

  Donde: : esfuerzo axial total  P: carga en brazo

 M a: masa de aparato que descansa sobre la muestra

- Deformación Vertical:  H − H f    x 100 e ( % )=  H 

 

- Esfuerzo de Pre-consolidación: Se realiza el grafico Deformación Unitaria Axial vs Esfuerzo Axial Efectivo y se realiza el siguiente procedimiento, el cual es determinado por la norma INV-151-13 para determinar el valor de Esfuerzo de Pre consolidación

 pág. 154

 

Deformación Unitaria Axial vs Esfuerzo Axial Efectivo

Según la norma se siguen los siguientes pasos para determinar el valor de la variable:

- Se traza una curva suave a través de los puntos - Se estima el punto de máxima curvatura sobre la curva de compresión (B) - Se dibuja la tangente a la curva de compresión en este punto (C), y se traza una línea horizontal (D) partiendo también del punto (B). Se prolongan las líneas C y D hacia la derecha (en el sentido creciente a las abscisas). - Se traza una línea (E), que bisecte el ángulo formado entre las dos líneas C y D. - Se dibuja una línea recta tangente a la porción lineal más inclinada de la curva de compresión (brazo de compresión virgen) (F), y se prolonga hacia arriba hasta que se corte con la línea bisectriz (E).de El intersección punto de corte se llamará (G). la abscisa correspondiente a este punto será el esfuerzo estimado de preconsolidación.

- Esfuerzo Efectivo Inicial: σ o=γ hum∗ H  p  

Donde:  pág. 155

 

σ o: esfuerzo efectivo inicial  H  p: Profundidad promedio de la muestra γ hum: Peso Unitario húmedo

INFORME

En el informe debe presentar la siguiente información:

- Nombre del proyecto, localización, número de sondeo, apique o trinchera, número de muestra y profundidad. -

Descripción y Clasificación delensayo. Suelo - Contenido de Humedad inicial y final. Equipos utilizados durante el Condición de ensayo (saturado o humedad natural) Tipo de muestra (Alterada o inalterada) - Parámetros de Compresibilidad Curva de Compresibilidad.

 pág. 156

 

16.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA - ENSAYO TRIAXIAL   REFERENCIAS:  

MTC E 121 COMPRESION NO CONFINADA EN MUESTRAS DE SUELOS.  ASTM D 2166 – 00  AASHTO T 208 – 05 NTP 339.164

FUNDAMENTO   FUNDAMENTO  La resistencia a la compresión no confinada se define como el valor del esfuerzo que se debe aplicar normalmente a un espécimen de suelo para producir en este la condición de falla. Cuando se decidió realizar por primera vez este tipo de ensayo se hizo con el fin de determinar de una manera rápida los valores de resistencia al corte de los suelos, bajo el criterio del circulo de Mohr Coulomb, determinando asi el valo va lorr de re resi sist sten enci cia a al co cort rte e co como mo 0, 0,5 5 ve vece cess el va valo lorr de la re resi sist sten enci cia a a la compresión confinada. Según Joseph Bowles (1980) en su libro “Manual de Laboratorio de Suelos” esta teoría no es del todo confiable debido a que la restricción lateral provista por la masa de suelo se pierde cuando la muestra es removida del terreno, también expone que la condición interna del suelo no puede controlarse y por último que la fricción en los extremos de la muestra producida por las placas de carga origina una restricción sobr so bre e lo loss ex extr trem emos os,, al alte tera rand ndo o as asii lo loss es esfu fuer erzo zoss in inte tern rnos os en un una a ca cant ntid idad ad desconocida. Es necesario resaltar que el ensayo de compresión no confinada se aplica a suelos cohesivos, los cuales durante la etapa de carga mantienen su resistencia intrínseca luego de remover la presión de confinamiento (una vez es retirada del terreno) y que adem ad emás ás no ex expu puls lsan an ag agua ua po porr la lass pa pare rede dess du dura rant nte e di dich cho o pr proc oces eso o de ca carg rga. a. Materiales fracturados o fisurados, muy blandos, con alto porcentaje de arenas o de mate ma teri ria a or orgá gáni nica ca,, no ar arro roja jara ran n va valo lore ress si sign gnifific icat ativ ivos os de su re resi sist sten enci cia a a la compresión compr esión no confinada. confinada. Este ensayo ensayo se puede realizar por medio medio de contr control ol de deformaciones o control de esfuerzos.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:

-

Contenido de Humedad de la muestra Resistencia a la Compresión no confinada Resistencia al Corte Grafico Deformación vs Esfuerzo  pág. 157

 

 

EQUIPO - Máquina de compresión: instrumento de compresión capaz de aplicar fuerzas normales a una velocidad constante y con un dispositivo de medición de las mismas, cuya precisión varía dependiendo del tipo de material. - Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada se estime por  debajo de 100kPa (1kg/cm2), la máquina de compresión debe medir los valores de esfuerzos con una precisión de 1kPa (0.01 kg/cm2). - Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada se estime por  encima de 100kPa (1kg/cm2), la máquina de compresión debe medir los valores de esfuerzos con una precisión de 5kPa (0.05 kg/cm2). Extractor de muestras inalteradas: tipo denecesidad ensayos se realiza - preferiblemente inalteradas y es deeste completa contar conenunmuestras aparato que pueda extraer las muestras del tubo de muestreo y garantice mantener su condición.

- Deformimetro: debe ser un comparador de caratula, cuyos registros aporten una precisión precisión de 0,01 mm y una longi longitud tud de medición de mínimo 0,2 la altura total de la muestra de ensayo.

Equipo de compresión no confinada

- Calibrador pie de rey: calibrador con precisión de 0,01 mm con el fin de realizar mediciones exactas al espécimen de ensayo.

 pág. 158

 

Nota: por Nota: por se serr este este ensa ensayo yo de ma mate teria riales les cohes cohesivo ivos, s, se de debe be tener  tener  espec esp ecial ial cuida cuidado do en el momen momento to de to toma marr medic medicion iones es de altura alturas s y  diámetros, pues la condición de alta deformabilidad del espécimen puede alte altera rarr las las le lect ctur uras as.. Por Por lo an ante teri rior or se re reco comi mien enda da ha hace cerr vari varias as mediciones y promediar los valores para obtener un dato más preciso.

- Cronometro: Cronometro: instrumento instrumento de medi medición ción de tiemp tiempo o con valores de preci precisión sión 1s. De esta manera junto con los datos aportados por el deformimetro será posible medir la velocidad de deformación del espécimen durante la prueba. secado: o: con capacidad para mant mantener ener temperaturas temperaturas const constantes antes de - Horno de secad 110 ± 5°C. Reci cipie pient ntes es de mu mues estr treo eo:: lo loss re reci cipi pien ente tess de debe ben n te tene nerr ca cara ract cter erís ístitica cass - Re especiales como son: su material preferiblemente aluminio, que soporte altas temperaturas y sea resistente a la corrosión por el contacto con la humedad de la lass mu mues estr tras as.. De Debe ben n es esta tarr ma marc rcad ados os co con n un có códi digo go qu que e fa faci cililite te su identificación. - Gu Guan ante tess co cont ntra ra al alta tass te temp mper erat atur uras as o he herr rram amie ient ntas as pa para ra ma mane neja jarr lo loss recipientes. - Balanza de precisión: con precisión de 0,01 g, previamente calibradas. - Herramientas menores: herramientas menores como son espátulas, trapos de limpieza, seguetas, entre otros.

Imagen 22 Equipo para ensayo

 

MUESTRA La muestra a ensayar debe tener las siguientes características:

- Diámetro mínimo de 30mm. - Partícula de mayor tamaño debe ser menor a 0,1 veces el diámetro de la muestra. - Debe mantener una relación de altura diámetro de 2 a 3.

 pág. 159

 

 

Dimensiones de la muestra. Relación altura-diámetro

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Dependiendo del tipo de muestra con el que se vaya a trabajar (compactadas, remold rem oldead eada a o ina inalte lterad rada) a) se deb deben en ten tener er en cue cuenta nta dif diferen erentes tes con condic dicion iones es al momento de su preparación y tomar en cuenta lo estipulado por las normas según sea el caso. En el caso de muestras compactadas, con ayuda de un soporte para moldeo y cuchillas de alambre se labrarán sus superficies y se le dará la densidad requerida. Para Pa ra mu mues estr tras as in inal alte tera rada dass so sola lame ment nte e se mo modi dififica cará rán n su suss ex extr trem emos os si la lass

condiciones de la muestra así lo ameritan para asegurar que su contacto con las placas de presión se lleve a cabo en toda el área. Y por último para muestras remoldeadas con ayuda de membranas de caucho se amasará el material para luego llevarlo a cilindros de diámetro y altura específicos y que cumplan con la normatividad. Sea cual sea el tipo de muestra, se recomienda que la humedad natural de los especímenes se mantenga durante su preparación, que los especímenes estén libres de guijarros y fracturas antes de realizar el ensayo y que sus caras de contacto estén totalmente lisas y totalmente perpendiculares a las placas de presión.

PROCEDIMIENTO La prueba de compresión compresión no confinada en suelos cohesivos cohesivos se dará por termi terminada nada bajo las siguientes condiciones: Cuando do se pr prod oduc uce e la fa falllla, a, la ce celd lda a qu que e ex expr pres esa a la lass ca carg rgas as ap aplilica cada dass - Cuan empieza a mostrar un descenso en las mismas y en ese momento se dice que la muestra ha fallado.  pág. 160

 

- La carga se mantiene constante por cuatro lecturas - De no ser así, se dice que la prueba se debe finalizar una vez se haya producido una deformación unitaria del 20%, medida en deformación axial. Nota. Antes Nota. Antes de empe empeza zarr el ensay ensayo o de co compr mpres esión ión no confin confinad ada a es necesario realizar el cálculo de la deformación unitaria correspondiente al  20 %, para saber con certeza en que momento debe el ensayo terminar  si antes no se ha producido la falla.  

Teniendo claro las condiciones anteriores se procede a describir el procedimiento de ensayo:

- Medir las características físicas y de masa del espécimen. Estas corresponden a peso, altura y diámetro.

Imagen 24 Peso de la muestra

- Se coloca el espécimen en la base del aparato de carga, asegurándose que la cara superior del espécimen coincida con la platina móvil del aparato de carga, sin que haya cabida a producir deformaciones previas.

Etapa inicial del ensayo

 pág. 161

 

- Se llevan a lectura de cero tanto el lector de carga, como el deformimetro y el cronometro. - Se acciona la máquina de carga y se registran lecturas de carga y para los siguientes valores de deformación cuando el deformimetro tenga precisión de 0,01mm. 10, 25 25,, 50 50,, 75 75,, 10 100, 0, 15 150 0 y en ad adel elan ante te in inte terv rval alos os de 50 di divi visi sione oness de - 10, defo de form rmac ació ión n ha hast sta a qu que e se cu cump mpla la al algu guna na de la lass co cond ndic icio ione ness ci cita tada dass anteriormente. - Una vez se haya produc producido ido la falla falla,, regis registrar trar gráficamente gráficamente los planos de falla producidos en el espécimen.

Proceso de falla

 

CÁLCULOS -  Área:  A =

π ∗ D

2

4

  Donde:  A: área de la cara de la muestra D: Diámetro de la muestra

- Volumen:  =   ∗  

Donde: : volumen de la muestra : altura de la muestra

- Peso Seco:

 pág. 162

 

W seco=

W hum 1+ w

  Donde: W seco: peso seco de la muestra W hum: peso húmedo de la muestra w : Contenido de humedad

- Peso Húmedo:   W hum

γ hum =

V 

  Donde: γ hum: Peso Unitario Húmedo W hum : Peso Húmedo V : Volumen de la muestra

- Deformación Unitaria: ε=

 ΔL ∗100  Lo

  Donde: ε : Deformación Unitaria  ΔL: Cambio de altura del espécimen  Lo: Altura inicial del espécimen.

-  Área corregida:  Ac =

  Ao 1

−

  εo 100

  Donde:  Ac : Área corregida

ε o: Deformación Unitaria para cada carga  Ao : Área inicial de la sección transversal del espécimen

 pág. 163

 

 

- Esfuerzo de Compresión: σ c =

 P  A c

  Donde:

σ c: Esfuerzo de compresión  P: Carga aplicada

 Ac : Área corregida

Y cuyo cuyo ma mayo yorr valo valorr pre prese sent ntad ado o se será rá la re resi sist sten enci cia a a co comp mpre resi sión ón inconfinada del espécimen “qu”.

- Resistencia al corte: τ =

qu 2

  Donde:

τ : Resistencia al corte qu : Resistencia a la compresión inconfinada

- Grafica Esfuerzo vs Deformación

Grafica Deformación vs Esfuerzo 

 pág. 164

 

 

17.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DENSIDAD- MÉTODO CONO DE ARENA REFERENCIAS: MTC E 11 117 7 EN ENSA SAYO YO PA PARA RA DE DETE TERM RMIN INAR AR LA DE DENS NSID IDAD AD Y PE PESO SO - MTC UNITARIO DEL SUELO INSITU MEDIANTE EL METODO DEL CONO DE  ARENA -  ASTM D 1556 – 07 -  AASHTO T 191 - NTP 339.143   FUNDAMENTO   FUNDAMENTO El método del cono de arena fue utilizado por primera vez por el cuerpo de ingenieros de U.S.A. y acogido por las normas ASTM y AASTHO. El método de compactación permite determinar la relación entre la humedad y el peso unitario seco de los suelos y cuyas condiciones deben ser adoptadas en el mome mo ment nto o de llllev evar ar a ca cabo bo la lass es estr truc uctu tura rass de su suel elos os.. La de dete term rmin inac ació ión n de la densidad seca in-situ, realizada por el método de cono y arena, se lleva a cabo para verificar que las condiciones de compactación que se han fijado como optimas, se estén cumpliendo en el terreno. Si bien existen otros métodos para lograr tal fin como el balón de densidad o el método nuclear, en la actualidad el método más usado es el de cono y arena. Como bien se conoce, el método se realiza en campo mediante una pequeña perforación de forma cilíndrica y cuya exactitud y dimensiones exactas dependen en gran medida del tipo de material. Gracias a la utilización del cono y arena, se puede conocer el volumen de dicha perforación y junto con el peso húmedo del material extraído es posible conocer la densidad húmeda del material. De esta manera y conociendo el contenido de humedad del material se puede determinar el valor de la densidad seca del material. Los usos más comunes del método cono y arena son obras de construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carretera y estructuras de relleno.  Acerca del método de cono y arena se tienes las siguientes consideraciones: consideraciones:

- La aplicación del método está dirigida a materiales con ausencia de material muy grueso; menor a 38mm. - La arena óptima utilizada para el ensayo seria la arena de Ottawa, pero es normal que muchos de los laboratorios por economía y poca accesibilidad a la misma, realicen el ensayo con arena de fuentes cercanas. - Se considera un ensayo con alto margen de error, por lo que se recomienda  pág. 165

 

que, en el momento de llevarlo a cabo, la zona donde este se realice esté libre de vibraciones, lo cual es muy común en obra. - Suelos saturados, orgánicos o muy plásticos, no son aptos para realizar este ensayo. Lo anterior debido a que, en el momento de realizar la excavación, las paredes de la misma pueden sufrir cambios en su geometría por deformación o compresión.  Aunque el procedimiento permite deducir que el método es muy simple, se recomienda ser llevado a cabo por personal capacitado y con conocimiento sobre el tema.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:

- Contenido de Humedad de la muestra - Densidad seca in-situ - Porcentaje de compactación MATERIAL Y EQUIPO -  Arena: como se mencionó en las generalidades, aunque no sea posible realizar el ensayo con arena de Ottawa, el material que se seleccione debe presentar por lo menos las siguientes características: 

Debe ser arena con el mayor porcentaje posible de uniformidad en su tamaño. Joseph Bowles (1980) recomienda en su manual que la arena presente un tamaño comprendido entre el tamiz No. 20 y No. 30 y ex expo pone ne adem además ás que que es esa a un unififor ormi mida dad d pr prev evie iene ne fe fenó nóme meno noss de segregación.



Teniendo en cuenta que la arena es reutilizable, se debe garantizar  que esta no presente impurezas, resultado de trabajos anteriores.



En el momento de llenar tanto el recipiente como la excavación, esta debe fluir libremente por lo que se necesita que no haya ningún grado de adherencia o cementación entre sus granos y que estos sean de forma redondeada.



No se debe combinar arenas de diferentes fuentes, aun cuando ambas cumplan con gradación y demás características.



Se debe prestar especial cuidado a su almacenamiento, pues su alta capaci cap acidad dad de abs absorbe orberr hum humeda edad d de la atm atmosf osfera era pue puede de pro produc ducir  ir  cambios cambi os en su densidad y cuyo dato es neces necesario ario para determina determinarr el resultado final del ensayo.  pág. 166

 

  

El cálculo de su densidad se debe llevar acabo con la misma exactitud

y rigurosidad con la que se realiza el ensayo en campo.

-  Aparato Cono y Arena: El aparato cono y arena es un equipo compuesto por tres partes principales que a continuación se explican de manera detallada: 

Cono Metálico: su material normalmente de aluminio u otro material que no presente resistencia al deslizamiento libre de la arena. En su parte inferior cuenta con una válvula cilíndrica de un diámetro que varía entre los 12,5 mm y 13,00 mm y que se encuentra en la parte cent central ral sepa separa rand ndo o el embu embudo do gra grand nde e del del embu embudo do pequ pequeñ eño o qu que e permite la conexión con la boca del frasco.

Gráfico de aparato Cono y Arena

  



Frasco contenedor de arena: el frasco del aparato tiene una capacidad estándar de 1 galón (3785 cm3), aunque en diferentes laboratorios suelen usarse frascos de mayor o menor tamaño, teniendo en cuenta que el contenido del mismo sea suficiente para llenar el hueco que se hace en el terreno para llevar a cabo el ensayo. Su material puede ser  de plástico y vidrio, siendo el primero el más utilizado por facilidades de maniobrabilidad y menos opción de rotura. Base: corresponde a una platina de forma cuadrada, con un orifico en su centro y cuyo diámet diámetro ro es ligera ligeramente mente mayor al diámet diámetro ro del cono metáli met álico co sup superi erior. or. Sus car caract acterí erísti sticas cas deb deben en permit permitir ir que una vez puesto en el terreno, su superficie de contacto sea total y no permita que la arena que fluye tome otro rumbo diferente al interior del hueco o perforación.

 pág. 167

 

Nota: es importante aclarar que tanto el frasco, como el cono y la placa confo con forma rman n la tot totali alida dad d del del equip equipo o y no de debe ben n co combi mbina narse rse co con n ot otros ros equipos.

-

Eq Equi uipo po me meno nor: r: se de debe be co cont ntar ar co como mo mí míni nimo mo co con n un marti martillllo o y un cinc cincel el para realizar la perforación, así como con una cuchara o cucharon para retirar la totalidad del suelo y una brocha de mecha fina para manejar con

-

precisión la arena. Bal Balanz anza a 1: ba balan lanza za co con n cap capaci acidad dad de m míni ínimo mo 10 kilo kilogram gramos os para para lllleva evarr a cabo la determinación de la constante del cono, la densidad de la arena y los pesos propios de los materiales recuperados, con precisión de 1,0 g. Ba Bala lanz nza a 2: bal balan anza za con cap capac acid idad ad de 10 1000 00 g pa para ra deter determi mina naci ción ón de contenido de humedad, con precisión de 0,1 g. Hor Horno: no: deb debe e tr traba abajar jar y man manten tener er u una na ttemp empera eratur tura a de 110º 110º ± 5º 5ºC. C.

Equipo para Ensayo Densidad Cono y Arena

DETERMINACIÓN DETERMINACIÓ N DE LA CONSTANTE DEL CONO -

Se lllen lena a el apa aparat rato o cono cono y are arena na y se d dete etermi rmina na ssu u pe peso. so.

-

So Sobr bre e un banc banco o de made madera ra o de meta metall cuy cuya a supe superf rfic icie ie sea to tota talm lmen ente te plana, se coloca la base metálica asegurándose que no se vaya a deslizar  o a mover una vez sobre esta se coloque el aparato cono y arena.

-

Cua Cuando ndo se e esté sté ssegu eguro ro de la ssitu ituaci ación ón ant anteri erior, or, se coloca coloca el a apar parato ato cono cono y arena sobre la placa de modo que el cono superior coincida con el orificio de la placa. Se abre la válvula y se deja fluir la arena hasta que pare.  pág. 168

 

  -

Una vvez ez pa pare re la a aren rena a de flfluir uir sse e ci cierr erra a de nu nuevo evo la la vál válvul vula a y el a apar parato ato se se lleva a la balanza para tomar su nuevo peso. La diferencia del peso del aparato lleno con el peso del aparato después de dejar fluir la arena hasta parará, será la constante del cono.

-

El pro proced cedimi imient ento o se rea realiz liza a míni mínimo mo tr tres es veces veces,, pro promed median iando do así los los pes pesos os obte obteni nido doss y logr lograr ar un una a ma mayo yorr prec precis isió ión n en lo loss re resu sultltad ados os.. Se de debe be comprobar que la variación entre pesos no debe ser mayor al 1 % y en dado caso que se presente tal situación se deben descartar los datos y hacer de nuevo el procedimiento.

La constante del cono se calcula de la siguiente manera:  =  − 

  Donde: : Constante del Cono (promedio de los tres ensayos) : Peso aparato cono y arena lleno : Peso aparato cono y arena después de dejar fluir la arena hasta parar.

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LA ARENA DETERMINACIÓN -

Se to toma ma un rec recip ipie ient nte e de volu volume men n y pe peso so cono conoci cido do.. Normal Normalme ment nte e para esta operación se utiliza el recipiente del ensayo de Proctor Modificado.

-

Se llena el aparato cono y arena hasta el nivel de la válvula y posteriormente se cierra la misma. Se registra el peso total del aparato cono y arena lleno.

-

Ten Tenien iendo do en ccuen uenta ta qu que e el di diáme ámetro tro d del el recip recipien iente te de P Proc roctor tor y d del el cono cono superior del aparato son muy similares, se coloca la base metálica en el borde superior del recipiente y sobre esta se coloca el aparato cono y arena cuidando que encajen con la mayor exactitud posible.

-

Una vvez ez el ssist istema ema e este ste m mont ontado ado sse e abre lla a vál válvul vula a y se dej deja a flu fluir ir la a aren rena a hasta que deje de hacerlo.

-

Lue Luego go se tom toma a el p peso eso d del el ap aparat arato o con cono o y ar arena ena y ten tenien iendo do en ccuen uenta ta que que ya se conoce la constante del cono, se puede conocer también el peso de la arena necesaria para llenar el recipiente.

-

El pro proced cedimi imient ento o se rea realiz liza a míni mínimo mo tr tres es veces veces,, pro promed median iando do así los los pes pesos os obte obteni nido doss y logr lograr ar un una a ma mayo yorr prec precis isió ión n en lo loss re resu sultltad ados os.. Se de debe be comprobar que la variación entre pesos no debe ser mayor al 1 % y en dado caso que se presente tal situación se deben descartar los datos y hacer de nuevo el procedimiento.  pág. 169

 

  La densidad de la arena se calcula de la siguiente manera:  M o − M f −C c  ρ = V r

  Donde:  ρ: Densidad de la Arena  M o: Peso aparato cono y arena lleno  M f : Peso aparato cono y arena después de llenar el recipiente C c: Constante del Cono.

Nota: es importante aclarar que cada vez que se realice cambio de equipo y de arena, los procedimientos de densidad de arena y constante de cono se deben realizar real izar nuevamente nuevamente.. Sin importar importar que la arena arena venga venga de la misma misma fuente, fuente,

siempre se van a presentar variaciones por mínimas que sean.

PROCEDIMIENTO El procedimiento para la determinación de la densidad de un suelo por el método cono y arena se lleva a cabo en dos etapas: campo y laboratorio. Del cuidado, la precisión y la técnica con la que se lleven a cabo cada una de ellas dependerá el resultado final del ensayo. Como se enuncio en las generalidades al comienzo de dell capí capítu tulo lo,, es un en ensa sayo yo que que da la ap apro roba baci ción ón o desa desapr prob obac ació ión n a la lass condiciones de compactación de las obras, por ende, debe tomarse con mucha seriedad y profesionalismo.

Procedimiento en campo: -

Es importante aclarar que una vez se esté en campo y el aparato de cono y arena este lleno hasta la válvula, el operario debe conocer este peso, el cual debió ser tomado previamente en el laboratorio.

-

Determinar la zona específica donde se va a realizar el ensayo y preparar  la superficie superficie para que presente una condici condición ón plana y pueda hacer juego de la manera más precisa con la placa de base. Se debe tener especial cuidado en no cambiar las condiciones de la estructura de suelo en el momento de buscar que su superficie quede plana.

-

Una vez se tenga una superficie plana se coloca la base metálica sobre el suelo y se verifica lo siguiente:

 pág. 170

 





-

Que los bordes del orificio de la base metálica estén totalmente en contacto con el suelo, para evitar el flujo de arena por debajo de la placa. Que la placa no se vaya a correr una vez se esté realizando el ensayo. Para esto cuando sea necesario se colocarán calzas en los extremos de la base metálica que impidan su movimiento.

Haciendo uso del cincel y el martillo se lleva a cabo la excavación teniendo en cuenta la siguiente tabla dada en la Norma INV E-161-13 para par a det determ ermina inarr el vol volume umen n de la exc excava avació ción n en funció función n del tam tamaño año máximo de las partículas:

Volumen mínimo para hueco del ensayo.

-

 A medida que se realiza la excavación, el material resultante se deposita en un recipiente o bolsa hermética que garantice que se conservara su humedad natural. Es importante que las paredes de la excavación no presenten irregularidades considerables con el fin de obtener resultados los más reales posibles.

Imagen 28 Excavación para ensayo -

 A continuación, teniendo la válvula cerrada se voltea boca-abajo el aparato cono y arena sobre la base metálica y se abre la vál válvula vula dejando fluir libremente libremente la arena hasta que pare. Se cierr cierra a la válvu válvula la y se retira el aparato cono y arena.  pág. 171

 

  Nota: una vez se realice el paso anterior es importante recuperar la mayor  cantidad posible de arena para los ensayos posteriores, teniendo en cuenta que que su adqu adquisi isició ción n es co costo stosa sa y mucha muchas s ve veces ces difíci difícill de en encon contra trar. r. En algunos laboratorios prefieren utilizar bolsas plásticas para que la arena no te teng nga a co cont ntac acto to dire direct cto o co con n el su suel elo o y se pier pierda da el ce cero ro por cien ciento to,,  procedimiento  procedimie nto que muchas veces puede alterar los resultados. resultados. Se recomienda que la arena recuperada sea tamizada para garantizar que los finos que pudieron adherirse a esta sean eliminados.

Finalización de ensayo en campo Fuente imagen: http://es.slideshare.net/rubi_18_44/compactacion  

Se registra el peso del aparato cono y arena después de dejar fluir hasta parar  y el peso del material excavado. Es necesario conocer el peso inicial del recipiente donde este va ser almacenado.

  Procedimiento de Laboratorio -

Una vez se hayan terminado las labores de campo, se procede en el laboratorio a determinar el contenido de humedad del suelo resultante de la excavación y cuyo método fue explicado en el capítulo 2.1 del presente manual.

Determinación de Humedad Natural 

CÁLCULOS -

Vo Volu lum men de ex exca cava vacción: ión:  pág. 172

 

V e =

 

 M o− M 1−C c  ρ

Donde: V e : Volumen de la excavación  M o: Peso inicial de aparato cono y arena lleno  M 1: Peso de aparato cono y arena después de dejar fluir hasta parar C c: Constante del cono  ρ : Densidad de la arena -

Co Cont nten enid ido o de hume humeda dad dd del el ssue uelo lo:: W   (( % )=

 

W h−W s W s−W r

∗100

Donde: W  ( ( % ): Porcentaje de humedad del suelo W h: Peso húmedo de la muestra para humedad + recipiente W s: Peso seco demuestra para humedad + recipiente W r : Peso del recipiente -

Masa S Se eca d de el S Su uelo: W seco=

  W h 1 +w

∗100

  Donde: W  seco: peso seco del suelo de excavación

W h: peso húmedo del suelo de excavación w : Contenido de humedad

-

Densi ensida dad dS Sec eca a IInn-Si Sittu:  ρ =

W seco V e

  Donde:  ρ : Densidad seca in-situ W  seco : Peso seco suelo de excavación V e : Volumen de ladel excavación  pág. 173

 

  -

Po Porc rcen enta taje je de Co Comp mpac acta taci ción ón:: %C = ρ  ρ ∗100 max

  Donde: %C: Porcentaje de compactación  ρ : Densidad Seca in-situ  ρmax: Densidad Seca máxima en laboratorio

INFORME En el informe debe presentar la siguiente información: -

Nom Nombre bre del proy proyect ecto, o, loc locali alizac zación ión,, nú númer mero o de de en ensay sayo o De Desc scri ripc pció ión n y Clas Clasifific icac ació ión n de dell Suel Suelo o - Cont Conten enid ido o de Humed Humedad ad Ini Inici cial al Equipos utilizados durante el ensayo. Densi ensida dad d sec seca in-s in-sit itu u Po Porc rcen enta taje je de Co Comp mpac acta taci ción ón

 pág. 174

 

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME SPSA 001/2019/LMSCA Versión: 1

INFORME DE ENSAYO  DENSIDAD DE CAMPO

Pagina : F.e .em mis isiión ón::

NORMA ASTM D-1556-54 (CONO DE ARENA) PROYECTO: UBICACIÓN:

CONSTRUCCION DE CANALES INTERNOS DEL BOTADERO 28 ETAPA II Botadero 28

DUEÑO DE CONTRATO: UBICACIÓN DE CANTERA:

Chabuca sur (botadero28)

ESPESOR CONTROLADO:

0.15 m

CLIENTE:

Ensayos de Densidad de Campo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Proyectos de Sostenibilidad

SOLICITA:

DESCRIPCIÓN PESO DE SUELO + GRAVA + BANDEJA PESO BANDEJA PESO NETO SUELO + GRAVA (1-2) PESO GRAVA SECADA AL AIRE + BANDEJA PESO ESPECÍFICO DE SOBRETAMAÑO PESO DE ARENA + FRASCO PESO DE ARENA EN CONO PESO DE ARENA QUEDADA + FRASCO PESO NETO DE ARENA EMPLEADA (6-7-8) DENSIDAD DE LA ARENA VOLUMEN DEL HUECO (9/10) V. GRAVA POR DESPLAZAM DESPLAZAMIENTO IENTO ((4-2)/5) PESO DEL   SUELO (3-4) VOLUMEN DEL SUELO (11-12) DENSIDAD HUMEDA (13/14) PORCENTAJE DE HUMEDAD DENSIDAD SECA (15/(1+(16/100)) (15/(1+(16/100))))

 Arcilla

MUESTRA:

 Porcentaje Mínimo de Compactación: VALORES DE EXPEDIENTE: 95% DM=1,903 g/cm3; HO=13,47 %; VALORES DE LABORATORIO GES=2.670 CODIGO DE LAB. DENSIDAD DE CAMPO

ITEM

1 de 1 15 15//12 12/2 /201 018 8

Prog: Tipo: Capa :

F. SOLICITUD : F. ENSAYO: ENSAYO EN: 0+021 Canal tipo 23

13/12/2018 14/12/2018 Campo 0+030 Plataforma

0+035 Canal tipo 21

 Arcilla

Material Propio

 Arcilla

CIB28F2 - 05 3980 11.5 3968.5 926 2.67 7165 1655

CIB28F2 - 06 4852 11.5 4840.5 987 2.67 7137 1655

CIB28F2 - 07 4185 11.5 4173.5 96 2.67 7129 1655

cm³

2675 2835 1.5 1890 346.82

2075 3407 1.5 2271.33 369.66

2319 3155 1.5 2103.33 35.96

gf 

3042.5

3853.5

4077.5

cm³ gf/cm³

1543.18 1.972 8.5 1.817

1901.67 2.026 7.9 1.878

2067.38 1.972 9 1.809

UND gf  gf  gf  gf  gf/cm³ gf  gf  gf  gf  gf/cm³ cm³

% gf/cm³

18 19

DENSIDAD MÁXIMA DE LA CURVA

PORCENTAJE DE COMPACTACIÓN

gf/cm³

1.903

1.903

1.903

%

95.49

98.69

95.08

   pág. 175

 

18.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CORTE DIRECTO REFERENCIAS: - MTC E 1 123 23 CO CORT RTE E DIR DIRECT ECTO O (CON (CONSOL SOLIDA IDADO DO DR DRENA ENADO) DO).. - ASTM D 3080 – 98 - AA AAS SHT HTO O T 236 236 – 03 - NTP 3 33 39.171   FUNDAMENTO   FUNDAMENTO Sin duda uno de los factores más importantes en la caracterización de materiales térreos dentro de la mecánica de suelos y en la búsqueda de obtener los parámetros necesarios para poder llevar a cabo obras que garanticen la estabilidad en las obras civiles, es la resistencia al esfuerzo cortante que presentan los suelos. Juárez Badillo Badillo (2005) expone en su libro “Mecánica “Mecánica de Suelos Suelos”” que en el momento la mecánica de suelos en cuanto al tema de resistencia al esfuerzo cortante se encuentra en transición, pues en su momento con las teorías impuestas por Mohr  Coulomb se tenía una certeza de haber resuelto el problema en forma satisfactoria, hoy en día no se piensa lo mismo y no se pueden considerar propiedades del suelo como la cohesión y el ángulo de fricción como apellidos del mismo. Así mismo expone que hoy en día las tecnologías o investigaciones actuales no han podido sustituir el cuerpo de doctrina, sistematizarlo y completarlo como antes se disponía. El ensayo de corte directo consiste en inducir una falla en una muestra de suelo, a través de la imposición de dos esfuerzos: el primero de ellos un esfuerzo normal, que se da mediante la aplicación de un carga vertical y que esta direccionado a inducir las condiciones de presión a las que está sometida dicha muestra en su entorno natural y un esfuerzo cortante que se da mediante la aplicación de una carga horizontal y que cuyos valores de esfuerzos obtenidos a través del ensayo permiten obtener un plano de ejes coordenados y a través del cual se determinan los valores de cohesión y ángulo de fricción. Sus aplicaciones en la ingeniería con el tiempo han perdido aplicabilidad y han sido sustituidas en muchos casos por el ensa en sayo yo de co comp mpre resi sión ón tr tria iaxi xial al,, pe pero ro se de debe be de deci cirr qu que, e, po porr cu cues estition ones es de simplicida simpl icidad, d, tiemp tiempos, os, economía, facilidad facilidad en la inter interpretac pretación ión y últim últimamente amente con la mejoría al implementar las cajas cuadradas, el ensayo se ha mantenido vigente y al parecer seguirá siendo así. La literatura expone que cuando el ensayo es efectuado en materiales no cohesivos, el valor de cohesión arrojado debería ser cero, pero que, por la inexactitud del ensa en sayo yo y ef efec ecto toss co como mo la te tens nsió ión n su supe perf rfic icia iall de lo loss ma mate teri rial ales es hú húme medo doss no cohesivos, se pueden presentar valores de cohesión. En tales casos y apelando a la experiencia de ingeniero encargado y su criterio se debe decidir si dicho valor se desprecia o se conserva. Los ensayos que se pueden realizar son los siguientes: siguientes: Corte directo no consolidado – no drenado (UU):   se considera un ensayo

rápido, donde los esfuerzos cortantes se empiezan a aplicar antes de la etapa  pág. 176

 

de consolidación bajo la carga normal. Cuando el suelo es cohesivo y está saturado se desarrollará un exceso en la presión de poros. Corte directo consolidado – no drenado (CU): en este ensayo se permite que

la et etap apa a de cons consol olid idac ació ión n se pres presen ente te ante antess de so some mete terr la mues muestr tra a a esfu esfuerz erzos os cort cortan ante tes, s, sien siendo do así, así, en el mo mome ment nto o de ap aplilica carr la lass ca carga rgass horizontales la presión de poros en cero, pero dicha presión horizontal es rápida y esto hace que durante el ensayo no se disipe la presión de poros. Corte directo directo consolidado consolidado – drenado drenado (CD):se considera como el ensayo más

lento y por ende demorado de todos. Se efectúa de igual manera que en ensayo CU, pero al aplicar el esfuerzo cortante, estese aplica de la manera más lenta posible permitiendo así el drenaje de la muestra en todo momento y la disipación de las presiones de poros. Dependiendo del tipo de suelos que se ensaye se encontrara variabilidad en los resultados de estos tres métodos de ensayo. Para suelos cohesivos el método de ensayo determinara los resultados y habrá diferencias entre los mismos, por el contrario, para suelos no cohesivos el resultado no presentara variabilidad significativa, bien sea que estos estén o no saturados. Los resultados que se obtienen en el ensayo de corte directo son utilizados en proyectos de fundaciones, en el cálculo de estructuras de contención, en la determinaci determ inación ón de entiba entibados dos en excav excavacion aciones, es, en estab estabiliza ilización ción de diques diques de tierra y por supuesto en estabilidad de taludes. La ejecución del ensayo de corte direct directo o debe ser realizada realizada por una persona capacitada y que conozca a cabalidad el tema y el desarrollo del mismo. Sus características y sus muchas variables hacen que se cometan errores con fac facilid ilida ad y que que los re ressulta ultado doss ob obte teni nido doss di dive verj rjan an de la re real alid idad ad considerablemente. Es importante la exactitud desde el momento mismo del muestreo, así como el transporte de la muestra, su preparación y finalmente la ejecución en cada uno de los tres ensayos que se realizan, es por eso que se recomienda que el personal sea capacitado y que el desarrollo del ensayo se realice bajo la supervisión de un profesional en ingeniería civil.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: -

Co Cons nsol olid idac ació ión n in inic icia iall y ffin inal al Co Cont nten enid ido o de H Hum umed edad ad d de e la m mue uest stra ra Va Valo lorr d de e Coh Cohes esió ión n y án ángu gulo lo de fr fric icci ción ón Graf Grafic ico o Es Esfu fuer erzo zo N Nor orma mall vs E Esf sfue uerz rzo o de Co Cort rte e

 pág. 177

 

EQUIPO -

Eq Equi uipo po d de e ccor orte te dire direct cto o y caja caja d de e ccor orte te::

 

Equipo de Corte Directo

El equipo de corte debe ser una maquina con la capac capacidad idad de producir tanto esfuerzos normales como horizontales (esfuerzos de corte). Dotado con un carro móvil que lleva dentro de sí una caja en la cual se desarrollara el centro del ensayo y dentro de ella la muestra con piedras porosas en sus extremos para par a per permit mitir ir el dre drenaj naje, e, así com como o def deform ormime imetro tross que permit permitan an regist registrar  rar  asentamientos y deformaciones horizontales y una celda que registre con precisión las fuerzas de corte aplicadas. A continuación, se presenta una ilustración detallada con cada uno de los componentes o partes de la caja de corte:

 pág. 178

 

 

Caja de corte y partes de la misma

Como se aprecia en la ilustración, la caja debe tener dos partes principales, una superior y una inferior, asi como cada una de sus partes para poder llevar  a cabo cabo el ens ensay ayo. o. Su ma mate teri rial al de debe be ser ser re ressiste isten nte a la co corr rros osiión ón,, preferiblemente de bronce o acero inoxidable. Nota: es importante que se tenga claro la relación de carga que maneja el  brazo bra zo dond donde e se dispo dispone nen n las las pesa pesas s pa para ra produ producir cir el es esfue fuerzo rzo no norma rmal. l. Dependiendo Depend iendo de la máquina que se tenga este suele variar. Normalmente las maquina manejan una relación de brazo de 1 o de 10.

-

Dis Dispos positi itivo vo de apl aplica icació ción n fuer fuerza za cor cortan tante: te: se debe debe co conta ntarr con una celd celda a de carga y una de medición de las fuerzas horizontales aplicadas, cuyos datos aportados manejen la mayor exactitud posible, siendo esta mínimo de un 1% la fuerza horizontal aplicada.

-

Dis Discos cos d de e car carga: ga: p pesa esass cuy cuya a mas masa a est este e reg regist istrad rada a en las las mis mismas mas y ccuya uya funció fun ción n ser será á apo aporta rtarr a car carga ga par para a produc producir ir los esf esfuer uerzos zos nor normal males. es. Deberán tener una ranura en uno de sus radios para poder disponerlas en el brazo de carga.

-

De Defo form rmim imet etro ross pa para ra asen asenta tami mien ento toss y de defo form rmac acio ione ness ho hori rizo zont ntal ales es:: debe debe ser un comparador de caratula, cuyos registros aporten una precisión de 0,0025 mm y una longitud de medición de mínimo 1,0 pulgadas. El primero de ellos en contacto con el marco de carga normal y el segundo con la pared del carro deslizante.

 pág. 179

 

-

He Herr rram amie ient ntas as de tal talla lado do de la mu mues estr tra: a: si bie bien n no se cue cuent nta a con con un tallador de muestras, por lo menos de debe contar con espátulas largas que permitan tallar y enrazar la muestra. Horno de secado: con capacidad para mantener temperaturas constantes de 110 ± 5°C. Balanza de precisión: con precisión de 0,01 g, previamente calibradas. El equipo necesario para llevar a cabo el ensayo de humedad natural

MUESTRA -

-

-

Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde se realizan los ensayos no deben tener variaciones de temperatura mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar. Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al análisis y determinación de propiedades. Es probablemente la fase más importante para la obtención de datos analíticos que puedan considerarse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. Su alma almace cena nami mien ento to de debe be ga gara rant ntiz izar ar que que la mues muestr tra a co cons nser erve ve su humedad natural y que no se presentes eventos de cambios de volumen en el mismo. Se debe evitar golpear las muestras y producir fisuras en las mismas.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Para la realización del ensayo de corte directo en muestras cohesivas, se debe realizar el ensayo a tres muestras de igual naturaleza, profundidad y condición. Para cada ensayo se hará una variación en el valor de la carga normal aplicada, de tal modo que se logren obtener tres (3) puntos dentro de la gráfica Esfuerzo Normal vs Esfuerzo Cortante y de esta manera proyectar  una línea de tendencia que permita determinar Angulo de fricción y cohesión. En función de lo anterior se debe preparar tres muestras, cada una en el momento previo a la realización del ensayo. -

-

El primer paso a tener en cuenta es garantiza garantizarr que la muestra que se va ensayar, bien sea proveniente de muestreo por tubo Shelby o por tubo de cuchara partida, sea lo suficientemente grande como para moldear tres muestras del mismo tamaño. No se podrá moldear muestras de diferentes profundidades. Las dimensiones de cada muestra son definidas por las dimensiones del anillo anill o que se maneje y este a su vez dependien dependiente te de las dimensiones dimensiones de la caja de corte. Normalmente se manejan diámetros de aproximadamente 50 mm y alturas de aproximadamente 20mm.

Muestras Inalteradas: provenientes de calicatas o tubos de pared delgada

(Shelby).  pág. 180

 

  -

Corte una porción de la muestra de aproximadamente 40 mm de altura y dispóngala sobre una superficie plana y que no afecte sus condiciones de humedad. Aplicando una presión controlada deslice el anillo sobre la muestra hasta que esta llene por completo la cavidad del anillo.

-

Con la ayuda de una hoja de segueta afilada o una hoja de bisturí, corte el material que rebasa los extremos del anillo y enrase perfectamente las superficies. Se debe tener especial cuidado de no producir compactación en la muestra mientras se realiza el procedimiento.

-

Se debe registrar previamente el peso del anillo, sus dimensiones exactas

-

y posterior mente el peso del anillo más la muestra. Con el material sobrante, resultado del enrasado, se debe realizar el ensayo de humedad natural inicial.

Muestras compactadas: -

Secar el material al aire hasta que el mismo obtenga condiciones de humeda hum edad d amb ambien iente. te. De no con contar tar con el tie tiempo mpo sufici suficient ente, e, llevar llevar el mate ma teri rial al al horn horno o a una una tem empe pera rattur ura a qu que e no ex exce ceda da 60 gr grad ados os centígrados.

-

Desmen Desm enuz uzar ar el ma mate teri rial al,, te teni nien endo do cu cuid idad ado o de que que no se pr prod oduz uzca ca rompimiento o trituración de las partículas.

-

 Agregar agua previamente medida con el fin de producir un contenido de humedad específico.

-

Si se trata de material SW o SP no es necesario dejar reposar, si es material SM dejar reposar 3 horas, si es material SC, ML o CL dejar  reposar 18 horas y si se trata de material MH o CH dejar reposar 36 horas. Lo anterior según la ASTMD3080-98.

-

Realizar el proces Realizar proceso o de compa compactaci ctación ón dentro de la misma caja de corte o en el anillo y luego llevar la muestra a la caja de corte.

-

Se debe debe com compact pactar ar por por capas apas y ap apis ison onar ar la lass mis misma mass co con n un compactador, preferiblemente de diámetro medianamente inferior al de la muest mue stra ra y rea realiz lizand ando o una esc escari arific ficaci ación ón antes antes de la aplica aplicació ción n de la próxima capa. Realizar la compactación hasta obtener un peso unitario específico.

-

Otro método a utilizar para llevar a cabo la obtención de la muestra, es comp compac acta tarr ma mate teri rial al en mo mold lde e pr proc octo tor, r, de ac acue uerd rdo o al en ensa sayo yo de  pág. 181

 

compactación que se encuentra en el Capítulo 2.11 del presente manual, y por presión moldear la muestra como si fuese muestra inalterada. -

Se debe registrar previamente el peso del anillo, sus dimensiones exactas y posterior mente el peso del anillo más la muestra.

Preparación de muestra para ensayo Corte Directo

PROCEDIMIENTO -

Se debe garantizar que los equipos a utilizar dentro del ensayo tengan vigentes las calibraciones y conocer cuáles son las unidades en las que los mismos aportan los datos de salida.

 Armado de la caja y ensamble en equipo de corte -

En su superficie de plana y resistente colocar la caja y armarla.

-

Una vez enfrentadas las dos partes de la caja y lubricadas con aceite en su supe superf rfic icie ie de cont contac acto to,, aseg asegur urar ar la lass mism mismas as con con lo loss to torn rnilillo loss alineadores que lleva la parte superior. Nota: la parte superior de la caja posee tornillos en sus cuatro esquinas. Una de sus diagonales funciona como tornillos alineadores y la otra como tornillos separadores, los cuales se utilizan en el momento de realizar el  ensayo de corte.

-

Colocando el anillo sobre el borde del orificio de la caja superior y prev previa iame ment nte e un una a pied piedra ra po poros rosa a en el fo fond ndo o de la ca caja ja,, empu empuja jarr el espécimen hasta que este salga del anillo y se situé sobre la piedra porosa. El método de empuje se debe realizar de tal manera que la fuerza se aplique sobre la mayor área superficial posible de la cara superior.

-

Esta operación se debe realizar con los tornillos alineadores o de bloqueo ajustados para no producir esfuerzos cortantes por la manipulación de la  pág. 182

 

caja, en momentos previos al inicio del ensayo. Seguido de esto se coloca una piedra porosa, la placa ranurada y el pistón de carga en la parte superior de la muestra. NOTA: La norma MTC E 123 Corte Directo(consolidado drenado)  Dice que dependiendo del tipo de ensayo a realizar se humedecerán o no previamente las piedras porosas. Para muestras inalteradas bajo nivel  freáti fre ático co se debe deben n humed humedece ecerr las pied piedras ras previa previamen mente, te, pa para ra suelos suelos expansivos se deben humedecer después de la aplicación de la fuerza normal.

 

Imagen 34 Montaje de la muestra en la caja de corte -

Ensamblar Ensamb lar la caj caja a de co corte rte per perfec fectam tament ente e cen centra trada da dentro dentro del car carro ro deslizante y ajustar la celda de carga horizontal y vertical sin producir ni registrar fuerza alguna.

Ensamble de caja de en máquina de corte directo

   pág. 183

 

 Aplicación de esfuerzos y falla de la la muestra -

Llevar a cero los deformimetros encargados de medir la consolidación producto del esfuerzo normal aplicado y los desplazamientos horizontales producto de los esfuerzos cortantes aplicados.

-

Previamente se debe calcular la carga normal que se aplicara a la muestra, la cual dependerá del peso unitario de la muestra y de la profundidad a la que esta haya sido extraída. También se decidirá las carga rgas que se pondrán rán en los dos especímenes a ensayar  posteriormente; si bien se harán ensayos por encima y por debajo o solamente por encima. Esto dependerá directamente del tipo de proyecto que se esté realizando y de las solicitaciones a las que estará sometido el suelo en el terreno natural una vez se lleve a cabo el proyecto.  

-

Es importante aclara que en la medida de lo posible se haya realizado previamente el ensayo de consolidación unidimensional, de tal manera que se tenga conocimiento del t50 de la muestra y así tener conocimiento del tiempo final del ensayo.   = 50 ∗ 50 (  )

-

Se realiza la aplicación de la carga normal, mediante la colocación de pesas de acero en el brazo de carga.

-

Cuando se realiza la aplicación de cargas grandes y las muestras se encuentran saturadas, se corre el riesgo que la muestra se reviente por la

carg carga a súbi súbita ta y se salg salga a de la ca caja ja de co cort rte, e, situ situac ació ión n qu que e su suel ele e presentarse en materiales blandos cohesivos. Con base a lo anterior se recomienda llevar a cabo la carga normal en intervalos pequeños, de modo que la estructura del espécimen no se vea afectada y no se corra el riesgo de tener que repetir el ensayo.

 Aplicación n de cargas cargas normales normales  Aplicació

   pág. 184

 

-

Llenar el carro de desplazamiento una vez se haya aplicado la carga normal, de modo que el nivel del agua quede por encima de la muestra, manteniend mante niendo o el nivel en todo el tiempo que dure el ensay ensayo. o. Esto permite que haya drenaje y que el proceso de la consolidación se lleve a cabo.

Inundación de caja de corte

  -

Si se desea obtener el grafico de consolidación se deben registrar los puntos de deformación para cada incremento de carga una vez se lleve a cabo cabo el proc proces eso o de cons consol olid idac ación ión pr prim imar ario io.. De ot otro ro mo modo do so solo lo se registrará el valor de consolidación inicial es decir cero y el valor de consolidación final.

-

Terminado el proce Terminado proceso so de la consolidac consolidación ión empezara el proces proceso o de corte de la muestra. Los tornillos de bloqueo o alineadores son soltados y entran ent ran en reem reempla plazo zo de ellos ellos los tor tornil nillos los de separa separació ción, n, los cua cuales les levantaran la parte superior de la caja 0,25 mm con respecto a la parte inferior. Se debe tener cuidado que la superficie de contacto de los tornillos con la caja inferior no presente desgaste o fisuras, pues en el momento del corte este puede aumentar considerablemente la fuerza cortante necesaria.

-

El procedimiento indicado es este manual es mediante el método de cont contro roll po porr de defo form rmac ació ión. n. Se ajus ajusta ta el comp comput utad ador or a la velo veloci cida dad d determinada previamente y se empieza el proceso de corte.

-

La velocidad de corte depende del material que se está ensayando y la norma INV 154-13 propone la siguiente ecuación para determinar dicha velocidad: V corte =

desplazamiento desplazamie nto estimado estimado parala para la falla falla ( mm ) tiempo tiempo calcul calculado ado para para la falla falla ( segundos )

  La lite litera ratu tura ra expo expone ne qu que e el de desp spla laza zami mien ento to pr prom omed edio io pa para ra su suel elos os normalmente consolidados es de 12 mm y de 5 mm para suelos sobre consolidados.

 pág. 185

 

-

De esta manera se aplica la fuerza cortante a velocidad constante y se registran las cargas aplicadas y tiempos a los intervalos definidos de deformación. En el momento en que las cargas que registra la celda se vuelvan constantes o en su defecto decrezcan súbitamente se dará por  terminado el ensayo y se tendrá seguridad que la falla se ha producido. De no darse esta condición se determinará que se ha producido falla cuando la deformación sea mayor al 10% del diámetro de la muestra.

Muestra Fallada

-

  Desmontar las pesas del brazo de carga y dar la orden al computador de retroceder la celda de carga cortante. Llevar la muestra a un recipiente y realizar ensayo de humedad natural.

CÁLCULOS -

 Área:  A =

π ∗ D

2

4

  Donde:  A: área de la cara de la muestra D: Diámetro de la muestra -

Volumen:

 =   ∗ 

Donde: : volumen de la muestra : altura de la muestra -

Peso Seco:

 pág. 186

 

W seco=

W hum 1+ w

  Donde: W seco: peso seco de la muestra W hum : peso húmedo de la muestra w : Contenido de humedad

-

Peso Húmedo: γ hum =

W hum V 

  Donde: γ hum: Peso Unitario Húmedo W hum : Peso Húmedo V : Volumen de la muestra

-

 Área corregida 3

 Acorregida = A inicial−( Dh∗0.254 )

Donde:  D h: Deformación horizontal

-

Esfuerzo Normal: σ =

  q  A corregida

Donde:

σ : Esfuerzo Normal q : carga normal

-

Esfuerzo de corte: τ =

 

  qc  A corregida

Donde: τ : Esfuerzo de corte q c: carga horizontal  pág. 187

 

  -

Porcentaje de Humedad: W   (( % )=

 

W h−W s W s−W r

∗100

Donde: W r : Masa del recipiente W h : Masa de Recipiente + Suelo Húmedo W s: Masa de Recipiente + Suelo Seco

-

Grafica Esfuerzo Normal vs Esfuerzo de Corte

 

Esfuerzo Normal VS Esfuerzo de Corte

 pág. 188

 

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME

INFORME DE ENSAYO

SPEA - 001/2019/LMSCA Versión:

CORTE DIRECTO MTC E 123 - 2000 PROYECTO : UBICACIÓN : CANTERA: SOLICITA:

1

Pagina : F.emisión:

4 de 7 25/04/2018

IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A Ex tajo tintaya chabuca norte

MUESTRA :

M-1

Botadero central Superintendencia de Proyectos de Sostenibilidad

F. MUESTREO :

14/01/2019

F. EJECUCION :

01/04/2019

ENSAYADO EN :

Lab. Mec. Suelos y concreto

DÑO. CONTRATO Ing. Jose Zuniga/Cristian Lira : FUERZA NORMAL

FUERZA DE CORTE

Carga

Esfuerz  o

Carga

Esfuerzo

0

0

0

0

11 22 44 88 176

0.32 0.63 1.26 2.53 5.06

0.24 0.71 1.02 1.68 2.77

8.25 24.75 35.48 58.58 96.53

3.00     )    2    m    c     /     f     k     (    E    T    R    O    C    E    D    O    Z    R    E    U    F    S    E

2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

ESFUERZO NOR MAL (kf/cm2) (kf/cm2)

 

  Pendiente: Cohesión : Angulo de fricción: Observaciones:

RESULTADOS 0.53164 0 28

±

0.15

   

 pág. 189

 

REALIZADO POR:

REVISADO POR:

19.- PROCEDIMIENTO ENSAYO DE CBR REFERENCIAS: -

MTC E 132 CBR DE SUELOS (LABORATORIO)  ASTM D 1883 – 07 - NTP -339.145-1999

FUNDAMENTO La abreviación “CBR” corresponde al California Bearing Ratio, método de análisis de mate ma teri rial ales es de desa sarr rrol olla lado do en el añ año o de 19 1929 29 po porr la Di Divi visi sión ón de Ca Carr rret eter eras as de California, con el fin de darle una clasificación a la capacidad del suelo para ser  utiliz uti lizado ado com como o mat materi erial al de bas base e o sub subbas base. e. Tam Tambié bién n den denomi ominad nado o ens ensayo ayo de relación de soporte, es el procedimiento por medio del cual mediante pruebas de laboratorio y bajo condiciones de humedad y densidad controlada se puede medir la resistencia al corte de un suelo en el estado en que este se encuentre en ese momento. El método de CBR es normalmente utilizado para analizar materiales cuyo diámetro máximo de partículas es de ¾”, existiendo metodologías adicionales para los casos en los cuales no se cumpla con este tipo de granulometría, pero debido a que dichos métodos n forman parte del alcance de este manual, no se detallara sobre los mismos. En el di dise seño ño de pa pavi vime ment ntos os flflex exib ible less ut utililiz izad ados os en la lass di dife fere rent ntes es ob obra rass de infraestruc infrae structura tura vial, el métod método o del CBR se convierte en pieza clav clave e en la búsqu búsqueda eda de evaluar la resistencia potencial de los materiales utilizados en la base y sub base de las estructuras y además de esto, brindando información sobre la expansión esperada en el suelo bajo la estructura de pavimento cuando el suelo se satura e indi in dica cand ndo o la pe perd rdid ida a de re resi sist sten enci cia a de debi bida da a la sa satu tura raci ción ón en el ca camp mpo. o. A continuación, se presenta una tabla donde con base a los valores de CBR se establece una clasificación general para el suelo.

Valor  CBR 0--3 3--7 7--20 20--50

Clasificación General Muy Pobre Pobre a Regular Regular Bueno

Usos Sub rasante Sub rasante Sub-base Base, Sub base  pág. 190

 

>50

Excelente

Base

Clasificación de suelos según CBR 

Fuente: Manual de laboratorio de Suelos. Joseph Bowles.

Este valor se obtiene mediante la relación de la carga unitaria aplicada durante el ensayo y necesaria para lograr un valor de penetración del pistón de penetración y la densidad dada con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener una prof pr ofun undi dida dad d ig igua uall de pe pene netr trac ació ión n en un una a mu mues estr tra a es está tánd ndar ar de ma mate teri rial al en condiciones de trituración. La determinación del CBR se puede llevar a cabo en muestras inalteradas y en muestras compactadas en laboratorio. El presente capitulo describe el método de determinación del CBR teniendo en cuenta el contenido de humedad optimo, el cual ha sido determinado con anterioridad en el ensayo de Compactación – Proctor  modificado y cuyo procedimiento se encuentra en el Capítulo 2.11 del presente manual, lo que correspondería a muestras compactadas en el laboratorio.

OBJETIVO Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos: - Contenido de Humedad -

Densidad Humedad y Densidad Seca - Porcentaje de Expansión Valo Va lorr de CB CBR R a 0, 0,1p 1pul ulga gada dass y 0, 0,2p 2pul ulga gada dass de Pene Penetr trac ació ión. n. - Curv Curva a de Presiones de Penetración.

EQUIPO -

Máquina de compresión: instrumento de compresión capaz de aplicar fuerzas normales a una velocidad constante y con un dispositivo de medición de las mismas, cuya precisión varía dependiendo del tipo de material.

-

Para suelos cuya resistencia resistencia a la compresió compresión n incon inconfinad finada a se estime por debaj debajo o de 100 kPa (1kg/cm2), la máquina de compresión debe medir los valores de esfuerzos con una precisión de 1kPa (0.01 kg/cm2).

-

Para suelos cuya resistencia a la compresión inconfinada se estime por encima de 100 kPa (1kg/cm2), la máquina de compresión debe medir los valores de esfuerzos con una precisión de 5kPa (0.05 kg/cm2).

-

Molde Mold e cilí cilínd ndri rico co de comp compac acta taci ción ón:: se us usa a el mi mism smo o mold molde e de dell en ensa sayo yo de compactación. Diámetro de 6”, altura de 116.4 mm y material metálico. El molde vien viene e acom acompa paña ñado do de un una a cami camisa sa supe superi rior or metá metálilica ca,, una una pl plac aca a de ba base se perforada (mínimo 20 agujeros de diámetro 1,60 mm) con tornillos verticales  pág. 191

 

para ensamblar ensamblar todas las piezas y final finalmente mente un disco espac espaciador iador metálic metálico, o, de 150.8 mm de diámetro y un espesor de 61.50 mm, el cual estará ubicado dentro del molde en su parte inferior. -

Martillo de compactación: martillo especial, normalmente de operación mecánica util utiliz izad ado o para para comp compac acta tarr la ma massa de suel suelo o co con n nú núm mer ero o de go golp lpes es y procedimiento específico y a una altura fija. Su diámetro es de aprox. 50.8 mm, su peso de 4536 gramos y una altura de caída de 457.2mm.

 

Equipo para ensayo de Compactación

-

-

-

Placa de metal perforada de aprox. 150 mm de diámetro, trípode que conecte sus patas con el borde del molde y sostenga un deformímetro con su vástago de contacto. Sobrecargas metálicas: con un diámetro aprox. de 150 mm y peso de 2,27 kilogramos. Una de ellas anular con orificio central de 54 mm y las demás ranuradas. Deformimetro: debe ser un comparador de caratula, cuyos registros aporten una precisión de 0,0025mm y una longitud de medición de mínimo 1,0 pulgadas. Cilindro de Penetración: el cilindro debe ser de material metálico, con una longitud mayos a 101,6 mm y un diámetro de 46,63mm. Tamices: se debe contar con tamices No. 4 y ¾”. La condición de su malla debe estar en perfecto estado. Horno de secado: con capacidad para mantener temperaturas constantes de 110

± 5°C. Recipientes de muestreo: los recipientes deben tener características especiales como son: su material preferiblemente aluminio, que soporte altas temperaturas y sea resistente a la corrosión por el contacto con la humedad de las muestras. Deben estar marcados con un código que facilite su identificación y en este caso útiles para determinar el contenido de humedad. - Guantes contra altas temperaturas o herramientas para manejar los recipientes. - Balanza de precisión: con precisión de 0,01 g, previamente calibradas. -

 pág. 192

 

-

Herramientas menores: herramientas menores como son espátulas, trapos de limpieza, seguetas, entre otros.

MUESTRA -

Temperatura: para mantener inalterada la humedad de la muestra los sitios en donde don de se rea realiz lizan an los ens ensayo ayoss no deb deben en tener tener var variac iacion iones es de temper temperatu atura ra mayores a ±4ºC, ni tampoco tener un contacto directo con la luz solar.

-

Muestreo y Almacenamiento: El muestreo de un suelo es la etapa previa al an anál ális isis is y de dete term rmin inac ació ión n de pro propi pied edad ades es.. Es pr prob obab able leme ment nte e la fa fase se má máss

important import ante e par para a la obt obtenc ención ión de dat datos os ana analít lítico icoss que pue puedan dan con consid sidera erarse rse seguros y poder hacer un dictamen verídico sobre el suelo en análisis. Su alm almace acenam namien iento to deb debe e gar garant antiza izarr que la mue muestr stra a con conser serve ve su hum humeda edad d natural y que no se presentes eventos de cambios de volumen en el mismo. Se debe evitar golpear las muestras y producir fisuras en las mismas.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Como ya se mencionó la muestra a ensayar debe tener tamaños máximos de partículas de 19mm. Se debe preparar una muestra de masa superior a 5,0 kg cuya humedad sea la determinada como optima en el ensayo de compactación. Joseph Bowles (1980) en su manual de procedimientos recomienda que si se desea curar el suelo para obtener una distribución distribución más unifo uniforme rme de la humedad, se debe mezclar con el porcentaje necesario de humedad y almacenar en un recipiente sellado por espacio de 12 a 24 horas antes del ensayo. Tomar una mue Tomar muestr stra a rep repres resent entati ativa va del mat materi erial al mez mezcla clado do y hum humede edecid cido, o, par para a determinar el porcentaje de humedad inicial.

PROCEDIMIENTO Tomar el peso del molde, el cual debe ser un dato para corroborar, pues cada molde debe tener en sus paredes exteriores los datos de su peso, altura y volumen. - Se arma el equipo de compactación, es decir base, molde, camisa superior y ajuste de tornillos. Se debe asegurar que el terreno o superficie donde la base del molde quede apoyada, sea firme y no presente deformaciones ni pendientes. - Se introduce el disco espaciador sobre la base perforada y sobre este un papel de filtro y de esta manera asegurando que el suelo no presente adherencia con el disco durante la compactación. -

 pág. 193

 

Disco espaciador y papel de filtro dentro del molde -

Se lleva cabo la del etapa de utilizado compactación, quemodificado. para el caso serán cinco (5) capas, pora tratarse molde en Proctor -  A continuación, se retira la camisa superior del molde y se enrasa la muestra, asegurando que los espacios que hayan quedado sean llenados con material más fino que los orificios producidos en el enrase. Del material sobrante se debe

apartar una muestra representativa con el fin de determinar el porcentaje de humedad.

Peso de molde más suelo compactado

Con el fin de determinar el peso unitario del suelo, se retira el disco espaciador y se pesa el conjunto molde más suelo compactado. - Luego sobre la base se coloca un papel de filtro y el molde se coloca sobre este, pero esta vez invertido, invertido, de manera que el papel de filtro filtro quede en conta contacto cto con la superficie enrasada.

-

 A partir de este paso, el ensayo se puede llevar a cabo de dos maneras diferentes y a saber: la primera con muestras saturadas y la segunda con muestras en condición natural. Saturada -

Lo primero que se debe hacer es determinar la presión o esfuerzo que prod produc ucir irá á el suel suelo o a esa esa pr prof ofun undi dida dad, d, a ca caus usa a de la es estr truc uctu tura ra de  pág. 194

 

pavimento que sobre este se vaya a construir. Una vez se tenga este dato, se debe determinar el número de sobrecargas metálicas que simularan este esfuerzo, teniendo en cuenta el área de contacto. - Un Una a vez vez se ha haya ya inve invert rtid ido o el mo mold lde, e, se co colo loca cará rá so sobr bre e la mues muestr tra a comp compac acta tada da,, la plac placa a perf perfora orada da co con n el vá vást stag ago o y la lass so sobre breca carg rgas as previamente determinadas y cuyo valor se debe registrar. Como en la Norma MTC E 132 CBR de Suelos (LABORATORIO), recomiendan que la aproximación debe ser de 2,2 kg y nunca por debajo de 4,5 kg. -  Alistar un tanque cuya superficie inferior sea plana y estable y que se encuentre en un lugar donde no haya vibraciones ni riesgos de producir  oleaje o turbulencia dentro del mismo. - Sumergir el molde en el tanque con todo su conjunto y asegurarse que el ni nive vell del del agua agua sobr sobrep epas ase e el extr extrem emo o su supe peri rior or de la mues muestr tra. a. Se recomienda que la lámina de agua superior este 20 mm arriba del punto donde empieza la camisa superior.

Inmersión de molde y colocación de trípode con deformimetro -

Se montalos el puntos trípodeexactos sobre de el contacto borde del con tiza o marcador de molde, las tres marcando patas del trípode. Esto en cas caso de ser nece necessar ario io re reti tira rarl rlo o du dura rant nte e el en ensa sayyo y po pone nerl rlo o nuevamente. - Se ajusta el deformimetro de caratula y se registra la primera lectura, registrando también la hora y el día exacto. - El ensayo puede tener una duración de 96 horas, pero se puede dar por  terminado cuando se registren valores cero de expansión por un periodo mayor a 24 horas. Por lo anterior se deduce que en ningún momento se puede dar por terminada la inmersión por un periodo inferior a 24 horas. Se recomienda hacer lecturas en los siguientes intervalos de tiempo: Horas Lectura #

0 1

1 2

2 3

4 4

8 5

12 6

24 7

36 8

48 9

72 10

96 11

 

 pág. 195

 

-

Luego de retirar la muestra de la inmersión, se debe sacar y dejar drenar  por un lapso de 15 minutos y secar sus superficies expuestas. Luego de

esto se debe registra el peso muestra saturada más molde. Llevar el conjunto (con sobrecargas incluidas) a la máquina de compresión y con una presión no mayor a 4,5 kg presionar el pistón de penetración sobre la muestra. - Tanto el deformimetro de carga como el deformimetro de penetración se deben llevar a cero luego de realizar el paso anterior. -  A partir de este momento se lleva a cabo la compresión con una velocidad de penetración de 1,27 mm por minuto. -

Nota: en la mayoría de los laboratorios la aplicación de esta carga no está controlada controlada por computa computador dor sino es aplicad aplicada a manualm manualmente ente.. Para estos casos es necesario que el operador cuente con un cronometro y   procure llevar la velocidad de penetración penetración de la manera más aproximada aproximada  posible. El desarrollo constante de esta práctica, hará que el operario gane más exactitud con el tiempo. -

La penetración se debe llevar hasta una profundidad de penetración de 0,5pulgadas 0,5pul gadas y los rangos de regis registros tros que se tomen pueden ser definidos definidos por el ingeniero encargado. Se recomienda que sean rangos no mayores a 0,025pulgadas. Entre más registros se tomen, la curva será mucho mejor  definida.

Penetración de CBR  No saturada

Llevar el conjunto (con sobrecargas incluidas) a la máquina de compresión y con una presión no mayor a 4,5 kg presionar el pistón de penetración sobre la muestra. - Tanto el deformimetro de carga como el deformimetro de penetración se deben llevar a cero luego de realizar el paso anterior. -  A partir de este momento se lleva a cabo la compresión con una velocidad de penetración de 1,27 mm por minuto. -

 pág. 196

 

Nota: en la mayoría de los laboratorios la aplicación de esta carga no está controlada controlada por computa computador dor sino es aplicad aplicada a manualm manualmente ente.. Para estos casos el operador con un cronometro  procure llevaresla necesario velocidad que de penetración penetració n decuente la manera mas aproximada aproximady  a  posible. El desarrollo constante de esta práctica, hará que el operario gane más exactitud con el tiempo. -

La penetración se debe llevar hasta una profundidad de penetración de 0,5pulgadas 0,5pul gadas y los rangos de regis registros tros que se tomen pueden ser definidos definidos por el ingeniero encargado. Se recomienda que sean rangos no mayores a 0,025pulgadas. Entre más registros se tomen, la curva será mucho mejor  definida.

CÁLCULOS -

 Área del molde:  A =

π ∗ D

2

4

  Donde:  A : área del molde  D : Diámetro del molde

-

Volumen del molde: V = A∗ H 

Donde:

V : volumen del molde  H : altura del molde

-

Porcentaje de Humedad: W   (( % )=

W h−W s W s−W r

∗100

  Donde: W r del recipiente W h:: Masa Masa de Recipiente + Suelo Húmedo  pág. 197

 

W s: Masa de Recipiente + Suelo Seco -

Densidad Húmeda:  ρhum= W  V 

hum

  Donde:  ρhum: Densidad Humeda W hum: Peso de la muestra húmeda V : Volumen del molde -

Densidad Seca:  ρ s=

  ρhum 1+ w

  Donde:  ρ s: Densidad Seca w : porcentaje de humedad -

Grafica Carga vs Penetración.

Curva de presiones de penetración

  Cuando la parte inicial de la gráfica se presente cóncava hacia arriba, se debe debe tr traz azar ar una una ta tang ngen ente te a la curv curva a en el pu punt nto o de in inffle lexxió ión, n, prolongándolo hasta el eje de las abscisas y cuyo punto se tomará como el nuevo origen. CBR a 0,1pulgadas y 0,2pulgadas de penetración:  pág. 198

 

  CBR =

 ESFUERZO EN EL SUELO PATRON   ESFUERZO EN EL SUELO PATRON 

   A continuación, se muestra la tabla donde se presentan los datos correspondientes a la muestra patrón:

Tabla de datos de muestra patrón de CBR 

CBR 0.1 = {CARGA EN PSI} over {1000} {1000} *10

CBR 0.2 = {CARGA EN PSI} over {1500} {1500} *10

 

-

Porcentaje de expansión: % expansion =

 Lo− Lf   H 

  Donde:  Lo: Lectura Inicial  Lf : Lectura final  H : Altura del espécimen

 pág. 199

 

-

 

FORMATO TOMA DE DATOS INFORME DE ENSAYO

CODIGO DE INFORME SPEA - 001/2019/LMSCA

 CBR IN SITU (DPL)

Versión:

1

Pagina :

1 de 1

NORMAS: AS ASTM D 4429-93 F.emisión: 25/04/2018 CONSTRUCCIÓN DEL TÚNEL FAJA CON CRUCE DE LA VÍA VÍ A PROYECTO: NACIONAL UBICACIÓN: Ex tajo tintaya chabuca norte MUESTRA: M-1 F. CANTERA: Botadero central MUESTREO 14/01/2019 : F. Superintendencia de Proyectos de SOLICITA: EJECUCIO 01/04/2019 Sostenibilidad N: DÑO. ENSAYO Campo CONTRATO: EN: COORDENADA Norte 8349318 Este: 249339 Cota: S: : PROFUNDIDAD (mm)

0 15 23 30 35 43 50 60 65 68 70

N° DE GOLPE

GOLPE ACUMULADO

DN(mm/golp)

DN REPRES (mm/golp)

% BALANCE ESTRUCTURA

0 1 1 1 1 1 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7

0 15 8 7 5 8 7 10

0 15 8 7 5 8 7 10

0 10 20 30 40 50 60 70

1 1 1

8 9 10

5 3 2

5 3 2

80 90 100

 pág. 200

 

 

CURVA PDC 0 10

0

2

4

6

8

10

f(x) = 7.86 x + 4.5

    )    m 20    m     (    n 30    o    i    c    a    r    t 40    e    n    e    P 50

60 f(x) = 3.3 x + 37.7 70

N° de golpes Acumulados

CBR (correlacion) vs PERCENTIL (%) 100.00 90.00 80.00     ) 70.00    %     ( 60.00    L    I    T 50.00    N

40.00    E    C    R    E 30.00    P 20.00 10.00 0.00

0

15

30

45

60

75

90 105 12 1 20

CBR (%)

PDC (mm/golp)

CBR calculado

Orde CBR calculado

N° Mayor o igual

% Mayor o igual

 pág. 201

 

15

11.74

113.93

1

10

8

23.85

72.11

2

20

7

27.73

40.53

3

30

5

40.53

40.53

4

40

8

23.85

27.73

5

50

7

27.73

27.73

6

60

10

18.54

23.85

7

70

5

40.53

23.85

8

80

3 2

72.11 113.93

18.54 11.74

9 10

90 100

CBR PDC

23.85

%

±

0.06

Observaciones: Del grafico ( CBR vs PERCENTIL) se determinó para un nivel de tránsito vehicular (75%), un CBR (correlacion)= 23.9%. REALIZADO POR:

REVISADO POR:

CBR EN EL TERRENO (CBR IN SITU) REFERENCIAS: - MTC E 133 CBR EN EL TERRENO (CBR IN SITU) -  ASTM D 4429: Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of  Soils in Place - NTP 339.145:1999 FUNDAMENTO Establece el procedimiento que se debe seguir para determinar la relación de soporte CBR in situ, mediante la comparación entre la carga de penetración del suelo y la de un material estándar de referencia. OBJETIVO Se utiliza el ensayo in situ para determinar su CBR con el fin de evaluar y diseñar la estr es truc uctu tura ra de un pa pavi vime ment nto o flflex exib ible le,, ta tale less co como mo ba base se y su subb-ba base se gru grues esas as y  pág. 202

 

subrasantes y también para otras aplicaciones (como caminos no pavimentados), para los cuales el CBR es el parámetro de resistencia indicado. Si el CBR del campo

es usado directamente para la evaluación o diseño, sin considerar la variación ocasionada por cambios en el contenido de agua, el ensayo debe llevarse a cabo bajo una de las siguientes condiciones: (a) si el grado de saturación (porcentaje de vacíos llenos de agua) es de 80 % o más, (b) si el material es de grano grueso y sin cohesión, de modo que no se ve afectado en forma significativa por los cambios en el contenido de agua, o (c) si el suelo no ha sido modificado por actividades de construcción durante los dos años anteriores al ensayo. En este último caso, el contenido de agua no es realmente constante, sino que generalmente fluctúa dentro de un margen bastante reducido. Por lo tanto, los datos del ensayo en campo, pueden utilizarse satisfactoriamente para indicar el promedio de la capacidad de carga. Cualquier actividad de construcción, como el nivelado o la compactación, realizada tras el ensayo de capacidad de soporte, probablemente invalidará los resultados de éste. Este método de ensayo cubre la evaluación de la calidad de la subrasante, pero también es aplicable a materiales de subbase y base. Este método de ensayo está diseñado para probar materiales in situ y corresponden al método de ensayo ASTM D-1883. Para hallar la relación de soporte sobre especímenes de laboratorio, refiérase a la Norma ASTM A - 1883.

EQUIPOS Y MATERIALES EQUIPOS Gata mec Gata mecáni ánica ca de tor tornil nillo, lo, man manual ualmen mente te ope operad rado, o, equ equipa ipado do con un dis dispos positi itivo vo giratorio especial de manivela para aplicar la carga al pistón de penetración y diseñado con las siguientes especificaciones: 

Capacidad mínima de 2700 kg (5950 lb).



Elevación mínima: 50 mm (2").



Manubrio desmontable 150 mm (6") de radio.









Relación de velocidad alta, aproximadamente 2,4 revoluciones para 1 mm (0,04") de penetración. Relación de velocidad media, aproximadamente 5 revoluciones para 1 mm (0,04") de penetración. Relación de velocidad baja, aproximadamente 14 revoluciones para 1 mm (0,04") de penetración. Pueden usarse otras relaciones de velocidad, cuando esto sea más  pág. 203

 



conveniente. Tamb Ta mbié ién n se pu pued eden en us usar ar ot otros ros ga gato toss me mecá cáni nico cos, s, co con n la mi mism sma a ca carg rga a mínima y altura de elevación, siempre y cuando se obtenga con ellos una relación uniforme de penetración carga de 1,3 mm (0,05") por minuto.

 Anillos de carga, dos en total, debidamente calibrados, uno de ellos con amplitud de carga de 0 a 8,8 kN (0 - 1984 Ibf) y el otro de 0 a 22,6 kN (0 - 5070 Ibf) aproximadamente.

Pistón de penetración, de 50,8 ± 0,1 mm (2 ± 0,004") de diámetro (3 pulg2 = 19,35cm3 de área) y aproximadamente 102 mm (4") de longitud. Debe constar  además, de un adaptador de pistón y de extensiones de tubo de rosca interna con conectores. Diales. Diale s. Deben exist existir ir dos diales: uno para medir deformaciones deformaciones del anillo de carga con lecturas de 0,0025 mm (0,0001") y recorrido de aproximadamente 6,4 mm (0,25") y otro para medir penetraciones del pistón con lecturas de 0,025 mm (0,001") y recorrido de aproximadamente 25 mm (1"), equipado con un soporte o abrazadera de extensión para ajustar la posición del dial. Soporte para el dial de penetración, o puente de aluminio, hierro o madera de 76 mm (3") de altura y longitud aproximada de 1,5 m (5 pies). Platina de sobrecarga, circular, de acero, de 254 + 0,5 mm (10 ± 0,02") de diámetro, con un agujero central circular de 51 ± 0,5 mm (2 ± 0,02"). La platina debe pesar  4,54 ± 0,01 kg. Pesas de sobrecarga. Dos pesas anulares de sobrecarga de 4,54 ± 0,01 kg, de 216 ± 1 mm (8,5 ± 0,04") de diámetro total, y dos pesas similares de las mismas dimensiones, pero de 9,08 ± 0,01 kg cada una. Vehículo de carga (reacción). Un vehículo (o pieza de equipo pesado) de carga suficiente para proveer una reacción de aproximadamente 31 kN (6970 lb). El vehículo debe estar equipado con una viga metálica debidamente acondicionada en la parte posterior del chasis que ofrezca una reacción adecuada para forzar la penetración penetr ación del pistó pistón n en el suelo. El vehíc vehículo ulo se debe suspender suficienteme suficientemente nte para eliminar la influencia de los resortes traseros y permitir que el ensayo de penetración se efectúe sin movimiento ascendente del chasis del vehículo. Para efec ef ectu tuar ar el en ensa sayo yo se re requ quie iere re di disp spon oner er de un es espa paci cio o ve vert rtic ical al lilibr bre e de aproximadamente 0,6 m (2 pies). Gatas. Dos gatas tipo camión, de 14 Mg (15 toneladas) de capacidad, de doble acción combinada y descenso automático. Equipo misceláneo. Envases de muestras para determinación de humedad y peso unitario, espátula, regla de enrase, cucharones para excavar, etc. 

No ta 1. La Figura 1 muestra una instalación típica del ensayo en el terreno. Nota La Figura 2 muestra el conjunto de elementos que componen el aparato.

MUESTRA  pág. 204

 

Materiales de sub base y base

PROCEDIMIENTO Prepárese el área de la superficie que va a ser ensayada, retirando el material suelto y superficial que no sea representativo del suelo que se va a ensayar.  Asimismo, un área de ensayo tan uniforme y horizontal como sea posible. Cuando se trate de materiales de base no plásticos, se debe tener especial cuidado para no alterar la superficie de ensayo. El espaciamiento de los ensayos de penetración debe ser tal, que la operación en un punto no altere el suelo del siguiente punto que va a ser penetrado. Esta separación debe ser como mínimo de 175 mm (7") en suelos plásticos y de 380 mm (15") en suelos granulares gruesos.

Figura 2: Aparatos para ensayos en sitio, en la obra Localílíce Loca cese se el ve vehí hícu culo lo en ta tall fo form rma a qu que e el di disp spos osititiv ivo o de re reac acci ción ón qu qued ede e directamente sobre la superficie por ensayar. Instálese el gato mecánico debajo de la viga o dispositivo de reacción, con la manivela hacia afuera. Colóquense los gatos  pág. 205

 

de camión a cada lado del vehículo y levántese para que no exista peso alguno sobre los resortes posteriores; cerciórese de que el vehículo está nivelado en la parte trasera. Ubíquese el gato mecánico en la posición correcta y conéctese el anillo de carga al extremo del gato. Conéctese el adaptador del pistón al extremo inferior del anillo, adiciónese el número necesario de extensiones hasta alcanzar una altura menor de 125 mm (4,9") sobre la superficie de ensayo y conéctese el pistón de penetración. Sujétese el gato en su sitio. Compruébese el nivel del montaje del gato para asegurarse su verticalidad y háganse los ajustes que sean necesarios.  Colóquese la platina de sobrecarga de 4,5 kg debajo del pistón de penetración, de tal forma que cuando baje el pistón, éste pase a través del agujero central.  Asiéntese el pistón bajo una carga inicial de aproximadamente 21 kPa (3 lb/puIg2). Para una rápida colocación, úsese la relación de alta velocidad del gato. Para materiales de base con una superficie irregular, colóquese el pistón sobre una delgadísima capa de polvo de trituración de piedra caliza (tamices No. 20 – Nº 40) o de yeso.

Si es necesario para lograr una superficie uniforme, levántese la platina de carga mientras todavía está actuando la carga inicial sobre el pistón y espolvoréese uniformemente arena fina, en un espesor de 3 a 6 mm (0,12 a 0,24"), sobre la superficie cubierta con la platina. Esto sirve para distribuir uniformemente el peso de la sobrecarga.  Adiciónense a la platina un número de pesos de sobrecarga tal, que transmita una presión equivalente a la intensidad de carga, producida por las capas de pavimento, que se colocarán sobre la subrasante, la base o ambos, excepto que la mínima pesa aplicada será la de 4,5 kg más una pesa de sobrecarga de 9 kg. Fíjese el soporte del dial de penetración al pistón y sujétese el dial a dicho soporte. Colóquense en cero las lecturas de ambos diales.  Aplíquese la carga al pistón de penetración de tal manera que la velocidad aproximada de penetración sea de 1,3 mm (0,05") por minuto. Utilizando la relación de baja velocidad del gato durante el ensayo se puede mantener una rata uniforme de penetración por parte del operador. Regístrense las lecturas del anillo de carga para cada 0,64 mm (0,025") de incremento de penetración hasta una profundidad fifina nall de 12 12,7 ,70 0 mm (0 (0,5 ,500 00") ").. En su suel elos os ho homo mogé géne neos os la lass pr prof ofun undi dida dade dess de penetr pen etraci ación ón may mayore oress de 7,6 7,62 2 mm (0, (0,300 300") ") fre frecue cuente ntemen mente te se pue pueden den omi omitir tir.. Calc Ca lcúl úles ese e la rel relac ació ión n de so sopo port rte e en po porc rcen enta taje je (v (véa éase se el nu nume mera rall 6 pa para ra lo loss cálculos).  Al finalizar el ensayo, obténgase una muestra en el punto de penetración y determínese su humedad. También debe determinarse el peso unitario en un sitio localizado de 100 a 150 mm (4" a 6") desde el punto de penetración. El peso unitario debe determinarse de acuerdo con los métodos de ensayo (método del cono de arena), o (métodos nucleares). La humedad debe determinarse de acuerdo con los métodos de ensayos correspondientes o nucleares.  pág. 206

 

CALCULOS Curva de esfuerzo-penetración. Calcúlese el esfuerzo de penetración para cada incremento de penetración, dividiendo la fuerza aplicada entre el área del pistón. Dibújese la curva de esfuerzo vs. Penetración para cada incremento de penetración, como se muestra en la Figura 3. En ocasiones, la curva de esfuerzo vs penetración puede en su parte inicial resultar  cóncava hacia arriba, debido a irregularidades de la superficie u otras causas y, en tales casos, el punto cero se debe ajustar como se indica en la Figura 3. Relación de soporte. De la curva corregida tómense los valores de esfuerzo para penetraciones de 2,54 mm (0,100") y 5,08 mm (0,200") y calcúlense las relaciones de soporte para cada uno divid dividiendo iendo los esfuerzos corregidos corregidos por los esfuerzos esfuerzos de referencia de 6,9 MPa (1000 lb/puIg2) y 10,3 MPa (1500 lb/pulg2), respectivamente, y multiplíquese por 100. Calcúlense adicionalmente las relaciones de soporte para el máximo si la ia. penetración es de 5,08 mm (0,200"), el esfu es fuer erzo zoesfuerzo de re refe fere renc ncia . La re rela laci ción ón menor de so sopo port rte e re repo port rtad ada a pa para rainterpolando el su suel elo o es normalmente la de 2,54 mm (0,100") de penetración. Cuando la relación a 5,08 mm (0,200") de penetración resulta ser mayor, repítase el ensayo. Si el ensayo o probación da un resultado similar, úsese la relación de soporte para 5,08 mm (0,200") de penetración.

 pág. 207

 

Figura 3: Corrección de curvas de esfuerzo de penetración Si los valores de relación de soporte para penetraciones de 7,62 , 10,16 y 12,7 mm (0,300", 0,400" y 0,500") son requeridos, los valores de esfuerzo corregidos para estas penetraciones deben dividirse por los esfuerzos de referencia para 13,1; 15,9 y 17,9 MPa (900, 2300 y 2600 lb/puIg2), respectivamente, y multiplicarse por 100.

ANEXO El informe debe incluir la siguiente información para cada 

Profundidad del ensayo.



Curva de esfuerzo - penetración.



Relación de soporte corregida para 2,54 mm (0,1") de penetración.



Relación de soporte corregida para 5,08 mm (0,2") de penetración. Humedad.



Densidad.



PRECISION Y DISPERSION PRECISION La pr prec ecis isió ión n y se sesg sgo o es esta tadí dísstitico co de es este te mé méto todo do de en ensa sayo yo no ha han n si sido do determinadas. Los componentes de suelos y pavimento flexible en el mismo lugar  pueden mostrar relaciones entre carga y deformación significativamente diferentes.

No existe actualmente un método para evaluar la precisión de un grupo de ensayos no repetitivos con placas carga para componentes de suelos y pavimento flexible debido a la variabilidad dede estos materiales.

 pág. 208

 

21.- DETERMINACION DE LA DENSIDAD RELATIVA PESO UNITARIO Y VACIOS DE LOS AGREGADOS REFERENCIAS: -  ASTM 2049-69 -  ASTM (1973), Densidad Relativa Involucrando suelos no cohesivos, ASTM STP No. 523. -  MTC 203 PESO UNITARIO Y VACIOS DE LOS AGREGADOS - NTP 400.017 FUNDAMENTO Determinar el peso unitario suelto o compactado y el porcentaje de los vacíos de los agregados finos, gruesos o una mezcla de ambos. El método se aplica a agregados de tamaño máximo nominal de 150 mm (6”).

OBJETIVO Se utiliza siempre para determinar el valor del peso unitario utilizado por algunos métodos de diseño de mezclas de concreto. También se utiliza para determinar la relación masa/volumen para conversiones en acue ac uerd rdos os de co comp mpra ra do dond nde e se de desc scon onoc oce e la rel elac aciión en enttre el gr grad ado o de comp co mpac acta tacció ión n de dell ag agre rega gado do en un una a un unid idad ad de tr tran ansspo port rte e o de depó pósi sitto de almacenamiento (que usualmente contienen humedad superficial absorbida) y los llevados a cabo por este ensayo que determina el peso unitario seco.

EQUIPOS, MATERIALES EQUIPOS  pág. 209

 

Balanza: con una exactitud de 0,1% con respecto al peso del material usado. Recipiente de medida, metálico, cilíndrico, preferiblemente provisto de agarraderas, a prueba de agua, con el fondo y borde superior pulido, plano y suficientemente rígido ríg ido,, par para a no def deform ormars arse e baj bajo o con condic dicion iones es dur duras as de tra trabaj bajo. o. Los rec recipi ipient entes es tendrán una altura aproximadamente igual al diámetro, y en ningún caso la altura será menor del 80% ni mayor que 150% del diámetro. La capacidad del recipiente utilizado en el ensayo, depende del tamaño máximo de las partículas del agregado a ensayar, de acuerdo con los límites establecidos en la Tabla 1. El espesor del metal se indica en la Tabla 2. El borde superior será pulido y plano dentro de 0,25 mm y paralelo al fondo dentro de 0,5%. La pared interior deberá ser  pulida y continua. Equipo de calibración: una plancha de vidrio de por lo menos 6 mm (1/4”) de espesor y 25 mm (1”) mayor del diámetro del recipiente a calibrar. MATERIALES Varilla compactadora, de acero, cilíndrica, de 16 mm (5/8") de diámetro, con una longitud aproximada de 600 mm (24"). Un extremo debe ser semiesférico y de 8 mm de radio (5 /16"). Pala de mano: una pala o cucharón de suficiente capacidad para llenar el recipiente con el agregado.

MUESTRA Obtener la muestra de acuerdo a MTC E 201 y reducir muestra a tamaño de muestra de ensayo por cuarteo. La muestra de ensayo debe ser aproximadamente 125 a 200% de la cantidad requ re queri erida da pa para ra llllen enar ar el re reci cipi pien ente te de me medi dida da y se serr ma mani nipu pula lada da ev evititan ando do la segregación. Secar el agregado a peso constante, preferiblemente en un horno a 110 ± 5ºC.

PROCEDIMIENTO Llenar el recipiente de medida con agua a temperatura ambiente y cubrir con la placa de vidrio para eliminar burbujas y exceso de agua. Determinar el peso del agua en el recipiente de medida.

Medir la temperatura del agua y determinar densidad, de la Tabla 3, interpolando si fuese el caso. Calcular Calcul ar el vol volume umen n (V) del recipien recipiente te de med medida ida dividien dividiendo do el pes peso o del agua requerida para llenarlo entre la densidad del agua. La calibración del recipiente de medida se realiza por lo menos una vez al año o cuando exista razón para dudar de la exactitud de la calibración.

 pág. 210

 

DETERMINACION DETERMINACIO N DEL PESO UNITARIO SUELTO Procedimiento con pala: el recipiente de medida se llena con una pala o cuchara, que descarga el agregado desde una altura no mayor de 50 mm (2”) hasta que rebose el recipiente. Eliminar el agregado sobrante con una regla. Determinar el peso del recipiente de medida más el contenido y el peso del recipiente, registrar los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1 lb).

DETERMINACION DEL PESO UNITARIO COMPACTADO Procedimiento de apisonado: para agregados de tamaño máximo nominal de 37,5 mm (11/2") o menos. Llenar la tercera parte del recipiente con el agregado, y emparejar la superficie con los dedos. Apisonar la capa de agregado con 25 golpes de la varilla distribuidos uniformemente, utilizando el extremo semiesférico de la varilla. Llenar las 2/3 partes del recipiente, volviendo a emparejar la superficie y apisonar como anteriormente se describe. Finalmente llenar el recipiente hasta colmarlo y apisonar otra vez de la manera antes mencionada.  Al apisonar la primera capa, evitar que la varilla golpee el fondo del recipiente. Al apison api sonar ar las cap capas as sup superi eriore ores, s, apl aplica icarr la fue fuerza rza nec necesa esaria ria par para a que la var varill illa a atraviese solamente la respectiva capa. Una vez colmado el recipiente, enrasar la superficie con la varilla, usándola como regla, determinar el peso del recipiente lleno y peso del recipiente solo, y registrar  pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1 lb). Procedimiento de percusión: para agregados de tamaño máximo nominal entre 37,5 mm (1 ½”) y 150 mm (6"). Llenar el recipiente con el agregado en tres capas de igual volumen aproximadamente. Cada una de las capas se compacta colocando el recipiente con el agregado sobre una base firme y se inclina, hasta que el borde opuesto al punto de apoyo, diste unos 50 mm (2") de la base. Luego dejar caer, lo que produce un golpe seco y repetir la operación inclinando el recipiente por el borde opuesto. Cada capa se compacta dejando caer el recipiente 50 veces de la manera descrita, 25 veces cada extremo. Compactada la última capa, enrasar la superficie del agregado con una regla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación con el plano de enrase. Determinar el peso del recipiente de medida lleno y peso del recipiente, registrar los pesos con aproximación de 0,05 kg (0,1lb).

CALCULOS E INFORME  pág. 211

 

CALCULOS Peso unitario. - calcular el peso unitario compactado o suelto, como sigue:  M =

( G −T )   ( 1) V 

 M =( G −T ) x F ( 2)

Donde:  M  = Peso unitario del agregado en kg/m3 (lb/pie3) G = Peso del recipiente de medida más el agregado en kg (lb)

 = Peso del recipiente de medida en kg (lb) T  V = Volumen del recipiente de medida en m3 (pie3), y  F = Factor del recipiente de medida en m-3 (pie-3) El peso unitario determinado por este ensayo es para agregado en la condición seco. Si desea calcular el peso unitario en la condición saturado con superficie seca (SS), utilizar el procedimiento descrito en este método y en este caso calcular el peso unitario SSS utilizando la expresión:  M SSS= M [ 1 + ( G−T ) x F ]( 3)

Donde:

 M SSS = Peso unitario en la condición saturado A=

Porcentaje de absorción del agregado determinado de acuerdo con MTC E 205 o MTC E 206 Contenido de vacíos en los agregados. - calcular el contenido de vacíos en el agregado utilizando el peso unitario calculado según 10.1, como sigue: %Vacios =

( AxW )− B   (4 )  AxW 

Donde:  A = Peso específico aparente según los procedimientos MTC E205.  B = Peso unitario de los agregados en kg/m 3 (lb/pie3). W = Densidad del agua, 998 kg/m3 (62,4 lb/pie3)

INFORME Reportar los resultados del peso unitario con aproximación de 10 kg/m3 (1 lb/pie3), como sigue: Peso unitario compactado por apisonado, o Peso unitario compactado por percusión, o Peso unitario suelto Reportar los resultados del contenido de vacíos con aproximación de 1%, como sigue: 







% Vacíos en los agregados compactados por apisonado, o  pág. 212

 





Vacíos en los agregados compactado por percusión, o % Vacíos en el agregado suelto.

PRECISION Y DISPERSION PRECISION  Agregado grueso (Peso Unitario): Precisión para un sólo operador. - la desviación estándar ha sido establecida en 14 kg/m3 (0,88 lb/pie3). Los resultados de dos ensayos realizados por un sólo operador  con el mismo material no deben diferir en más de 40 kg/m3 (2,5 lb/pie3). Precisión multilaboratorio.- la desviación estándar ha sido establecida en 30 kg/m3 (1,87 lb/pie3) por lo que dos resultados realizados en dos diferentes laboratorios con el mismo material no deben diferir en más de 85 kg/m3 (5,3 lb/pie3). Estos val Estos valore oress de pre precis cisión ión,, des desvia viació ción n est estánd ándar ar y máx máxima ima dif diferen erencia cia han sid sido o establecidos para peso unitario por apisonado de agregados de peso normal y tamaño máximo nominal de 25 mm (1”) utilizando un recipiente de medida de 14 L(1/2 pie3) de capacidad.  Agregado fino (Peso Unitario) Precisión para un sólo operador. - la desviación estándar ha sido establecida en 14 kg/m3 (0,88 lb/pie3). Los resultados de dos ensayos realizados por un sólo operador  con el mismo material no deben diferir en más de 40 kg/m3 (2,5 lb/pie3). Precisión multilaboratorio.- la desviación estándar ha sido establecida en 44 kg/m3 (2,76 lb/pie3) por lo que dos resultados realizados en dos diferentes laboratorios con el mismo material no deben diferir en más de 125 kg/m3 (7,8 lb/pie3). Estos val Estos valore oress de pre precis cisión ión,, des desvia viació ción n est estánd ándar ar y máx máxima ima dif diferen erencia cia han sid sido o establecidos para peso unitario suelto utilizando un recipiente de medida de 2,8 L (1/10 pie3) de capacidad. Dispersión El procedimiento en este método de ensayo para medición de la densidad bulk y contenido de vacíos no tiene sólo en términos de método de dispersión ensayo. porque los valores pueden ser definidos Tabla 1 Capacidad de recipientes de medida

Tamaño Máximo Nominal del  Agregado

Capacidad de recipiente de medida D

Mm 12,5 25,0 37,5 75,0

pulgadas    

½ 1

1½  

3

L( m3) 2,8 (0,0028) 9,3 (0,0093) 14,0 (0,014) 28,0 (0,028)

Pie3 1/10 1/3    

½ 1  pág. 213

 

112,0 150,0

4½  

70,0 (0,070) 100,0 (0,100)

6

2½ 3½

Tabla 2 Requisitos para los recipientes de medida

Espesor del metal, mínimo Capacidad de Sobre 1 ½ pulg recipiente de medida Fondo ó 38 mm de pared Menos de 0,4 pie3 De 0,4 pie3 a 1,5 pie3,, incluido Sobre 1,5 a 2,8 pie3 , incluido Sobre 2,8 a 4,0 pie3 , incluido Menos de 11 L 11 a 42 L, incluido Sobre 42 a 80 L, incluido Sobre 80 a 113 L , incluido

 AE

Espesor   Adicional

0,20 pulg 0,20 pulg

0,10 pulg 0,20 pulg

0,10 pulg 0,12 pulg

0,40 pulg

0,25 pulg

0,15 pulg

0,50 pulg

0,30 pulg

0,20 pulg

5,0 mm 5,0 mm 10,0 mm

2,5 mm 5,0 mm 6,4 mm

2,5 mm 3,0 mm 3,8 mm

13,0 mm

7,6 mm

5,0 mm

D La medida indicada será utilizada para ensayar agregados con Tamaño Máximo Nominal igual o menor. E

El espesor adicional en la parte superior de la pared se puede obtener al colocar una banda de refuerzo alrededor  de la parte superior del recipiente de medida.

Tabla 3 Densidad del agua

Temperatura ºC ºF 15,6 60 18,3 65 21,1 70 23,0 73,4 23,9 75 26,7 80 29,4 85

Kg/m3 999,01 998,54 997,97 997,54 997,32 996,59 995,83

lb/pie3 62, 366 62,336 62,301 62,274 62,261 62,216 62,166

Tabla 4 Datos de precisión para muestras de ensayo de 300 g y 500 g

Muestra aprovechable de agregado fino Resultad o de ensayo

Tamañ o de muestr 

Nº de laboratorio s

Promedi o

En cada laboratorio 1s

d2s

Interlaborator  io 1s

d2s

 pág. 214

 

a  AASHTO T-

500 g

270

1,23

0,08

0,24

0,23

0,66

11/ASTM C-117 Material total que pasa el tamiz Nº 200 por  vía

300 g

264

1,20

0,10

0,29

0,24

0,68

húmeda (%)

FORMATO TOMA DE DATOS CODIGO DE INFORME SPEA 001/2019/LMSCA Versión: 1

INFORME DE ENSAYO PROCTOR MODIFICADO

PROYECTO:

Pagina : 5 de 7 F. 25/04/201 NORMA NTP 339.141: 1999 Emisión: 8 IMPERMEABILIZACION DEPOSITO DE RELAVES FASE 2A

UBICACIÓN:

Ex tajo tintaya chabuca norte

CANTERA:

Botadero central

SOLICITA:

Superintendencia de Proyectos de Sostenibilidad

D.CONTRATO: PROCEDIMIENTO: % RETENIDO 3/4" DESCRIPCIÓN

Peso de molde+suelo Peso de molde Peso de suelo compactado Densidad húmeda Peso suelo húmedo + tara Peso de suelo

  C

TIPO PISÓN:

MUESTRA : F. MUESTREO: F. EJECUCION : ENSAYADO EN :

Manual

M-1 14/01/2019 01/04/2019 Lab.Mec. Suelos y concreto METODO: Seco

13 1 2 3 DETERMINACION DE LA DENSIDAD HUMEDA gf.

10,212.50

gf. gf.

4

5

10,616.60

10,682.40

10,605.80

6013.4

10,412.7 0 6013.4

6013.4

6013.4

6013.4

4199.1

4399.3

4603.2

4669

4592.4

gf./cm 1.995 2.09 2.187 2.218 ³ DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

2.181

gf.

528.5

443.3

469.8

392.1

415.1

gf.

498.5

410.4

425.1

348.1

362.5  pág. 215

 

seco+tara Peso de agua Contenido de humedad Densidad seca GRAVEDAD

gf.

30

32.9

44.7

44

52.6

%

6.02

8.02

10.52

12.64

14.51

1.969

1.905

DETERMINACION DE LA DENSIDAD SECA gf./cm 1.881 1.935 1.978 ³ CURVA DE SATURACIÓN (S=100%)

ESPECIFICA HUMEDAD DE GRAFICA PESO UNITARIO SATURADO

 

2.661

2.661

2.661

2.661

2.661

%

6.02

8.02

10.52

12.64

14.51

gf./cm ³

2.294

2.193

2.079

1.991

1.92

CURVA DE COMPACTACIÓN

2.105 2.055    )   c   c    /   g    (   a   c   e   s    d   a    i    d   s   n   e    D

2.005 1.955 1.905 1.855 1.805 1.755 5.4

6.4

7 .4

8.4

9.4

10.4

11.4

12.4

13.4

14.4

Contenido de humedad(%)

Densidad máxima  máxima 

±

0.02

=

1.981

g./cm³

Humedad óptima

±

0

=

11.24

%

Volumén de molde OBSERVACIONES:

±

0.1

=

2105.3

REALIZADO POR:

cm³

REVISADO POR:

 pág. 216

 

 

22.- PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS – SISTEMA SUCS REFERENCIAS: - MTC E 137 DETERMINACION DE MATERIAL MAS FINO QUE EL TAMIZ 75 µM (Nº 200) EN SUELOS -  ASTM D 1140 - NTP 339.134   FUNDAMENTO Dada la complejidad y el sin número de variables que puede presentar el suelo en la naturaleza, ha sido necesario crear sistemas que permitan clasificarlos y establecer  criterios para su identificación. A continuación, se presenta un procedimiento basado en El Sistema Unificado De Clasificación De Suelos (SUCS) y algunas tablas de otras referencias que permiten clasificar los suelos en función de los resultados obtenidos en los ensayos de Límites de Atterberg y Granulometría. En la Tabla a continuación se presentan los datos necesarios para la clasificación de los suelos

 pág. 217

 

 

DATOS NECESARIOS PASA TAMIZ 3" Y RETIENE TAMIZ Nº 4

PORCENTAJE DE GRAVA PORCENTAJE DE ARENA

PASA TAMIZ Nº 4 Y RETIENE TAMIZ Nº 200

PORCEN POR ENTA TAJE JE DE LI LIMO MO Y  ARCILLA

PASA TAMIZ Nº 200

COEFICIENTE UNIFORMIDAD

DE

Cu

COEFICIENTE CURVATURA

DE

Cc

LIMITE LIQUIDO INDICE DE PLASTICIDAD

LL IP

Datos necesarios para clasificación de suelos por sistema SUCS

 

PROCEDIMIENTO - Determine el porcentaje de suelo que pasa por el tamiz Nº 200. - Si el porcentaje de suelo que pasa por el tamiz Nº 200 es menor a 50 %, se trata de un suelo de grano grueso y se siguen los siguientes pasos: - Si el porcentaje de gravas es superior al porcentaje de arenas, el suelo es tipo grava. Vaya a la Tabla 11 y a la Figura 14 Carta de Plasticidad. DENOMINACIÓN DEL GRUPO

SIMBOLO DEL GRUPO

Cu ≥4 y 1≤Cc≤3

GRAVA BIEN GRADADA

GW

Cu Cc 1>Cc>3 >3 ( o no cumple criterios para GW)

GRAVA MAL GRADADA

GP

GRAVA LIMOSA

GM

GRAVA  ARCILLOSA

GC

Limites en de la CL-ML grafica (figura1) se ubican en el area

GRAVA ARCILLOLIMOSA

GC-GM

Cu ≥4 y 1≤Cc≤3, Limites en grafica por debajo de la linea A (figura 1) ; o IP 3, Limites en

GRAVA BIEN GRADADA CON FINOS LIMOSOS GRAVA MAL

CRITERIO Menoss del Meno del 5% pasa pasa tami tamizz N° 200 Meno Me noss del del 5% pasa pasa tami tamizz N° 200 Mas del 12% pasa pasa tami tamizz N° 200 Mas del 12% pasa pasa tami tamizz N° 200 Mas del 12% pasa pasa tami tamizz N° 200 Entre el 5% y 12% pasa tamiz N° 200 Entre el 5% y

Limites en grafica por debajo de la linea A (figura 1) ; o IP 7

GW-GM GP-GM  pág. 218

 

12% pasa tamiz grafica por debajo de la linea A

GRADADA CON

N° 200 Entre el 5% y 12% pasa tamiz N° 200

FINOS LIMOSOS GRAVA BIEN GRADADA CON FINOS  ARCILLOSOS GRAVA MAL GRADADA CON FINOS  ARCILLOSOS

(figura 1) ; IP 7

Entre el 5% y Cu Cc>3, Limites en 12% pasa tamiz grafica por debajo de la linea A N° 200 (figura 1) ; IP >7

GW-GC

GP-GC

Clasificación de suelos de grava

 

SUELOS GRANULARES

SUELOS FINOS

SUELO

SUELO  ALTAMENTE ORGANICO

LIMOSLIMOS Y ARCILLAS Y S  ARENAS Y SUELOS  ARCILLAS(LL-50)  ARCILLAS(LL (LL-50) -50)  ARENOSOS

GRAVA Y SUELOS GRAVOSOS

xdxd

GW

GF

CM

GC

SM

GRAVA

GRAVA MAL

GRAVA

GRAVA

 ARENA

BIEN

GRADUADA

LIMOSA

 ARCILLOSA

BIEN

GRADUADA

GRADUADA

SP

SM

 ARENA MAL  ARENA GRADUADA

LIMOSA

SC

ML

CL

 ARCILLA LIMO  ARENA  ARCILLOSA INORGANICO INORGANICA DE BAJA

DE BAJA

PLASTICIDAD PLASTICIDAD

MH

OL

LIMO

LIMO ORGANICO Y ARCILLA ORGANICA DE BAJA PLASTICIDAD

CH

 ARCILLA

INORGANICO INORGANICA DE ALTA

DE ALTA

OH

LIMO ORGANICO

TURBA Y

 ARCILLA

OTROS SUELOS

ORGANICA DE

DE ALTO

PLASTICIDAD

CONTENICO

MEDIA A

ORGANICO

PLASTICIDAD PLASTICIDAD

ELEVADA

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos S.U.C.S

 pág. 219

 

- Para establecer el nombre del grupo propio del suelo vaya a la Tabla 12.

Pt

SIMBOLO GW GP

GM GC GC-GM

GRADACIÓN

NOMBRE ESPECÍFICO