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GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-1 MUESTREO Y PROCEDIMIENTO PARA
LA IDENTIFICACIN DE SUELOS EN CAMPO
AASHTO: Ensayo T 86-70 ASTM: Ensayo D 420-69
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
Para determinar las propiedades de un suelo es necesario contar
con muestras representativas del material para realizar los ensayos
de laboratorio. Una muestra adecuada y representativa nos
proporcionar resultados adecuados con mrgenes de error mnimos, de
aqu la importancia de que el muestreo sea efectuado por personal
conocedor de su trabajo. 2. COMPETENCIA El Estudiante esta
capacitado para planificar, identificar y ensayar el mtodo para la
obtencin de muestras de: Suelo, Piedra, Grava y Arena en el
terreno
2.1. Tipos de muestra
Las muestras pueden ser de dos tipos, inalteradas y
alteradas
Muestras inalteradas: Estas muestras son extradas del suelo con
el debido cuidado de no alterar su estado natural, estas muestras
nos sirven para la identificacin del suelo, la determinacin de la
densidad, y para el ensayo de CBR que determina la resistencia de
los suelos.
El tamao de estas muestras son generalmente de 30cm * 30cm *30cm
y un procedimiento para obtener es el siguiente:
a) Se limpia y alisa la superficie del terreno y se marca el
contorno del trozo.
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b) Se excava una zanja alrededor. c) Se ahonda la excavacin y se
cortan los lados del trozo con la ayuda de un
cuchillo de hoja delgada. d) Se corta el trozo con el cuchillo y
se retira del hoyo. e) Se marca la cara superior del trozo, y se le
aplica 3 capas de parafina
caliente con una brocha.
Muestras alteradas: El propsito de estas muestras, es el de
determinar una representacin del perfil de todo el suelo, o del
material contenido de un acopio o camellon.
La toma de muestras se la puede realizar:
Superficialmente: A mano con herramientas menores.
Poco Profundas: Dentro de pozos o galeras con herramientas
menores.
Profundas: Por medio de sondeos con saca testigos.
2.2. Cantidades de muestras para cada ensayo
Cada tipo de ensayo necesita de cierta cantidad de material para
evitar errores o dispersin de datos. La cantidad depende de la
granulometra de la muestra, los cuales indicamos a continuacin:
DIMETRO DE LA MUESTRA CANTIDAD DEL MATERIAL (Kg)
2 1 1/2
1 3/4 1/2
No. 4
20.0 15.0 10.0 7.5 5.0 0.5
3. EQUIPO Y HERRAMIENTAS
1. Barreno manual de 5 cm. 7.6 cm. de dimetro (o barreno
continuo accionado por pequeo motor de gasolina).
2. Varillas de extensin para el barreno que permitan bajar por
lo menos a 6 m de profundidad, 2 bolsas para muestras por pozo.
3. 12 latas o recipientes para contenido de humedad por pozo
(obtener su peso vaco antes de salir al terreno).
4. Llaves de tuerca grande para manipular las varillas de
extensin para el barreno.
5. Cinta mtrica de 30 m. para localizar las perforaciones.
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4. PROCEDIMIENTO
4.1 Muestras poco profundas y profundas
1. Cada grupo debe perforar con un barreno un agujero de por lo
menos 6 m. de profundidad.
2. Tomar dos muestras para contenido de humedad por cada metro
de perforacin y donde se produzcan cambios visuales en el estrato
de suelo. Colocar las tapas de los recipientes de humedad
inmediatamente despus de obtener la muestra de forma que se
minimice la prdida de humedad. Al regresar al laboratorio, pese los
recipientes que contienen suelo hmedo, retire las tapas, y coloque
las muestras en el horno para secar. Regrese al laboratorio el da
siguiente, pese el suelo seco y calcule el contenido de humedad. El
promedio de los dos valores obtenidos para el contenido de humedad
se toma como el valor correspondiente a la profundidad de la
muestra.
3. Es necesario recolectar dos bolsas de suelo arcilloso por
grupo o suficiente
material para contar con unos 10 Kg. de suelo para secarlo en el
ambiente. Estas bolsas debern llevarse al laboratorio,
identificarse mediante un rtulo y almacenarse para una posterior
prctica de suelos, excepto 5 Kg. que sern puestos inmediatamente en
una bandeja grande para que sequen en el medio ambiente y se
utilicen durante la sesin de laboratorio de la siguiente
semana.
4. Para este informe de laboratorio cada grupo deber al da
siguiente al trabajo en terreno, colocar sobre el tablero en el
laboratorio de suelos el perfil y localizacin de su agujero, y cada
estudiante usar estos datos para dibujar un perfil de suelos
utilizando una escala de 2 cm. = 1 m. vertical y 2 cm. = 15 m.
horizontal sobre una hoja de 21.5 x 28 cm. Deber hacerse una
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descripcin visual del suelo en cada estrato (por ejemplo:
arcilla arenosa, gris; capa vegetal negra, arena gravosa). Cada
grupo deber as mismo presentar un dibujo de la variacin del
contenido de humedad con la profundidad. Se debe utilizar una
leyenda para tal objetivo.
4.2. CUARTEO Es el proceso de reducir una muestra
representativa, en una cantidad necesaria para realizar un
determinado ensayo, esto quiere decir que se divide la muestra en
dos o ms partes hasta llegar al tamao o cantidad requerido.
1. Se amontona el material sobre una lona o bandeja, de tal
forma que se forme un cono, de modo que el suelo al mezclarse ruede
a la base en todas direcciones.
2. Se distribuye uniformemente el material sobre el equipo
cuarteador para una particin uniforme hacia las dos bandejas de
distribucin, luego se descarta una de las dos muestras
obtenidas.
3. Repetir el paso anterior hasta llegar a la cantidad de
muestra requerida para un determinado ensayo, con el debido cuidado
de efectuar una redistribucin del material de la manera mas
uniforme posible.
Descripcin e identificacin de la muestra
Cada muestra se identifica facilitando la siguiente
informacin:
Identificacin del proyecto.
Nmero de pozo o calicata
Nmero de muestra
Adems de indicar la fecha y el tipo de muestreo. A fin de
obtener el mximo de informacin indicaremos a continuacin
formularios para seguir correctamente un sondeo.
a) Diario de sondeo: Deber ser efectuado por el laboratorista,
permitiendo conocer informacin sobre las maniobras, las fallas, las
prdidas de fluido de
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perforacin; adems de controlar las profundidades de los tubos y
de las prdidas de muestra.
b) Perfil del sondeo: Ser descrito por el supervisor, el cual
deber realizar la siguiente anotacin:
Se anotar la ubicacin de las muestras.
Se anotar, en pocas palabras, la naturaleza del terreno, tomando
en cuenta la granulometra, el color y olor de la muestra.
Se anotar los ensayos de campo.
c) Ensayos de campo: Estos ensayos son sencillos y de rpida
ejecucin, que nos permitir describir la muestra llevada al
laboratorio. As en caso de una prdida de humedad, se podr conocer
su estado natural.
Estos procedimientos se seguirn con partculas finas de tamao
menor al del tamiz N 40 aproximadamente 1/64 de pulgada. Para
propsitos de clasificacin en campo no se debe intentar el zarandeo,
si no que simplemente se remueva con la mano las partculas gruesas
que interfieren en las pruebas. 1. Dilatancia (reaccin al
Sacudimiento)
Despus de remover las partculas gruesas, preparar una pasta de
suelo hmedo de un volumen aproximado a una pulgada cbica. Aadir ms
agua si es necesario, para hacer el suelo ms blando pero no
pegajoso. Colocar la pasta en la palma de la mano y sacudir
horizontalmente contra la otra mano varias veces. Una reaccin
positiva consiste en la aparicin del agua en la superficie de la
pasta, la cual adquiere una consistencia libre y por ultimo
brillante. Cuando se exprime la muestra entre los dedos, el agua y
el brillo desaparecen de la superficie, la pasta se entiesa y
finalmente se raja o se quiebra. La rapidez de la aparicin del agua
durante el sacudimiento y la de su desaparicin durante la
exprimida, ayuda a la identificacin del carcter de los finos en un
suelo. Los limos inorgnicos, tal como un polvo tpico de roca,
muestran una reaccin moderadamente rpida. 2. Resistencia
(caractersticas de ruptura)
Despus de remover las partculas gruesas moldear una pasta de
suelo con consistencia de masilla, aadiendo agua si es necesario.
Secar la pasta en el horno, al sol o al aire libre y probar su
resistencia quebrndola y desmenuzndola entre los dedos. Esta
resistencia es una medida de carcter y de la cantidad de la fraccin
coloidal contenida en el suelo. La resistencia de la mezcla aumenta
cuando seca, con un aumento de plasticidad. Una resistencia alta es
caracterstica de las arcillas del grupo CH. Un limo inorgnico tpico
posee baja resistencia. Las arenas finas y limosas, y los limos
tienen igualmente una resistencia baja, pero se pueden distinguir
por el tacto
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cuando se desmenuza el espcimen seco; la arena fina se siente
spera, mientras que un limo tpico se siente suave como el polvo. 3.
Tenacidad (Consistencia cerca al lmite plstico)
Despus de remover las partculas gruesas moldear un espcimen de
suelo, de de pulgada cbica (cubo de 1.2 cm de lado)
aproximadamente, a la consistencia de masilla, si esta muy seco
agregar agua, y si esta pegajoso hacer varias capas de espcimen
para que pierda humedad por medio de la evaporacin. Luego moldear
sobre una superficie lisa o en la palma de la mano hasta que quede
como un cilindro de 1/8 (3 mm) de dimetro. Luego este cilindro es
doblado y moldeado varias veces. Durante esta manipulacin el
contenido de humedad es reducido gradualmente, y el espcimen se
entiesa, finalmente pierde su plasticidad y se desmorona cuando
alcanza el lmite plstico. Despus de que el cilindro se desmorona
debe reducirse a un solo terrn y se amasa ligeramente hasta que se
desmorone. Cuanto ms tenaz sea el cilindro cerca al lmite plstico y
ms tieso sea el terrn cuando finalmente se desmorona, ms efectiva
es la fraccin de arcilla en el suelo. La debilidad del cilindro en
el limite plstico y la perdida rpida de adherencia del terrn debajo
del lmite plstico indican la presencia de arcilla inorgnica de baja
plasticidad, o la presencia de materiales tales como arcillas de
tipo caolnico y arcillas orgnicas que se presentan por debajo de la
lnea "A". Las arcillas altamente orgnicas son dbiles y esponjosas
al tacto en el lmite plstico. 5. TIEMPO DE DURACIN DE LA PRCTICA El
tiempo necesario para efectuar la prctica es de 2 periodos
acadmicos 6. MEDICION Y CALCULOS Se registrara y determinara el
volumen total y volumen til del banco de prstamo Para su
explotacin. 7. CUESTIONARIO 1.- Describa y dibuje un perfil de
suelo, en una calicata a cielo abierto 2.- Definicin de muestreo
alterada e inalterada 3.- Para qu tipos de ensayos se obtiene
muestras inalteradas? 4.- Qu objeto tiene el conocer a un suelo por
su origen A? 5.- Con las muestras inalteradas qu ensayos se
realizan?
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GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-2 DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE
HUMEDAD
AASHTO: Ensayo T 265 ASTM: Ensayo D2216
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La base requerida para esta
prueba es aplicar la frmula de % de humedad de los materiales 2.
COMPETENCIA
El Estudiante determinara el contenido de humedad ms propiamente
es la cantidad de agua en la muestra de un suelo, la relacin entre
el peso de agua contenido en la muestra y el peso de la muestra
despus de ser secada en el horno. Este es sin duda el ensayo que se
efecta ms a menudo en los laboratorios de suelos. 3. EQUIPO
1. Esptula 2. Horno de temperatura constante (110 5C) 3. Balanza
con aproximacin de 0,01 gr.
3.1 PREPARACIN DE LA MUESTRA Seleccionar una cantidad de muestra
representativa de acuerdo al ensayo. Si esta cantidad de muestra no
es indicada, el peso mnimo de la muestra ser:
Tamao mximo de partcula
Peso mnimo de la muestra (gr.)
Tamiz No. 4 Tamiz Tamiz 1 Tamiz 2
500 1.000
10.000 20.000
4. PROCEDIMIENTO
1. Se pesa la muestra y el recipiente con la aproximacin de 0,01
gr.
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2. Se coloca el recipiente con la muestra en el horno a una
temperatura constante de 110 5 C, con el fin de que esta se seque.
El recipiente deber ser destapado con el fin de favorecer la
evaporacin.
3. Se saca la muestra del horno y se deja enfriar en un cuarto
fresco hasta que baje a la temperatura ambiente. Se debe evitar que
la muestra absorba humedad. Se puede hacer el uso opcional del
desecador, dejndolo ah hasta que enfre la muestra.
4. Se pesa el recipiente con la muestra seca con una aproximacin
de 0,01 gr. 5. Si el peso del recipiente no ha sido obtenido
anteriormente, se debe limpiar
este y obtener su peso con una aproximacin de 0,01 gr. es
recomendable obtener su peso con anterioridad al ensayo para evitar
posibles errores.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULO
Se calcula el contenido de la humedad de la muestra usando la
siguiente ecuacin:
1002
21 xWW
WWw
c
Donde: W1 = Peso del recipiente y la muestra de suelo hmeda,
gr.
W2 = Peso del recipiente y la muestra de suelo seca, gr. WC =
Peso del recipiente, gr. w = contenido de humedad, %
7. CUESTIONARIO 1.- Cmo afecta la presencia del agua en un suelo
arcilloso con alto % de humedad? 2.- Por qu se denomina suelo
saturado? 3.- Definir grado de saturacin parcial (Gw) 4.- Definir
que es un suelo sumergido 5.- Qu es la humedad higroscpica? 6.- Qu
objeto tiene la determinacin de la humedad de los suelos 7.- Qu
diferencia existe entre humedad natural y humedad higroscpica?
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Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-3 ANLISIS GRANULOMTRICO DE LOS
AGREGADOS GRUESO Y FINO
AASHTO: Ensayo T 27 ASTM: Ensayo C 136
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La importancia de conocer la
seleccin de granos que tiene una mustra es importante, para
clasificar la muestra a que familia pertenece. 2. COMPETENCIA
El Estudiante en este ensayo abarcara el procedimiento para la
determinacin de la distribucin de los tamaos de las partculas de
agregado grueso y de agregado fino empleando tamices de aberturas
cuadradas siendo tambin aplicables el empleo de Cribas de
laboratorio de aberturas circulares.
3. EQUIPO
1. Balanza con sensibilidad de 0,1 gramos 2. Juego de tamices 3.
Horno de temperatura constante (110 5C)
4. PROCEDIEMIENTO
4.2 PREPARACIN DE MUESTRAS
1. La muestra debe ser representativa, la cual se obtiene por
cuarteo.
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2. El peso de la muestra de agregado fino necesario para el
ensayo deber ser de unos 500 gramos.
3. El peso de la muestra de agregado grueso necesario para el
ensayo deber estar de acuerdo con el siguiente cuadro:
Tamao mximo de las Partculas, mm (Pulg.)
Peso mnimo de la muestra (Kg.)
9,5 12,5 19,0 25,0 37,5 50 63 75
(3/8) () () (1)
(1 ) (2)
(2 ) (3)
1,0 2,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 60,0
4. Si se trata de una mezcla de grava y arena se deber separar
usando el
tamiz No. 4 y se analizaran las partes separadamente. 5. Para
determinar la cantidad de material fino que pasa al tamiz No. 200
se
sigue el procedimiento indicado en el ensayo de "Determinacin
del material fino que pasa por el tamiz No. 200.
a) Anlisis sin lavado
1. Se pone a secar la muestra en un horno a 110 5C y se deja
enfriar a la
temperatura ambiente para luego pesar la cantidad requerida para
hacer la prueba.
2. Se desmoronan los grumos de material con un rodillo de
madera. 3. Se colocan los tamices sucesivamente, para el grano
grueso los tamices
desde 2 , 2, 1, 1, , , 3/8, para el grano fino desde la malla
No. 4, No. 10, No. 40 y el No. 200 y al final la base. Se agrega el
suelo previamente pesado y desmoronado, y se tapa.
4. Se agita todo el juego de mallas, horizontalmente con
movimientos de rotacin y verticalmente con golpeteos eventuales. El
tiempo de agitado depende de la cantidad de finos en la muestra,
pero por lo general no debe ser menor a 15 minutos si el agitado es
manual. Para el agitado de las mallas, es muy conveniente el uso
del aparato especial "Agitador Ro-Tap".
5. Se quita la tapa y se separa la malla No. 4 vaciando la
fraccin de suelo que ha sido retenido en la malla sobre un papel
bien limpio. A las partculas que han quedado trancadas entre los
hilos de la malla no hay que forzarlas a travs de ella; invierta el
tamiz y con ayuda de una brocha o un cepillo de alambre, desprenda
y agregue a las depositadas en el papel.
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6. Se pesa cuidadosamente la fraccin de la muestra del paso
anterior. Se pone en una charola o cpsula. Se guarda esta fraccin
de muestra hasta el final de la prueba para poder repetir las
pesadas en caso de error.
7. Se hacen las pesadas de las fracciones retenidas en cada
malla y en la charola del fondo, procediendo en la forma indicada.
Todos los pesos retenidos se anotan en el registro de clculo.
b) Anlisis con lavado
1. Se repiten los pasos 1 y 2 del procedimiento anterior,
secando,
desmoronando los grumos con un rodillo y pesando la cantidad de
muestra necesaria. Despus se pone la muestra en una charola con
agua y se deja remojar hasta que todo el material se haya
desintegrado. Esto requiere de 2 a 12 horas.
2. Se vaca el contenido de la cpsula sobre la malla No. 200,
cuidadosamente y con ayuda de agua, lave lo mejor posible la
muestra para que todos los finos pasen por la malla. El material
que pasa a travs de la malla No. 200 puede analizarse por medio de
otros mtodos. Conserve este material en caso de que haya necesidad
de realizar este anlisis (hidrometra).
3. El material retenido en la malla 200 se pasa a una cpsula,
lavando la malla con agua destilada.
4. Se seca el material de la cpsula en el horno y se pesa. 5.
Con el material seco del paso anterior, se repiten los pasos 3, 4,
5, y 6 del
anlisis sin lavado. Se obtienen as los pesos de las fracciones
retenidas en cada una de las mallas.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS
1. Se obtiene la suma de los pesos retenidos en cada malla y se
verifica ese
total con el peso de la muestra que se coloc en el juego de
tamices; si el error excede el 1%, se vuelve a pesar cada fraccin.
Si el error es menor se lo usa para corregir el peso de la fraccin
mas grande.
2. Se obtienen los porcentajes de material retenido en cada
malla respecto al peso de la muestra seca original. Se anotan en el
registro.
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3. Se determina los porcentajes acumulativos de material que ha
pasado por cada malla, se resta al 100% el porcentaje retenido en
cada malla.
4. Del anlisis por mallas grandes efectuadas para preparar la
muestra se obtiene que el material que paso la malla No 4 es un
porcentaje de la muestra total. Con el objeto de tener los
porcentajes acumulativos en todas las mallas, es necesario
multiplicarlos por el porcentaje obtenido al preparar la
muestra.
5. Se dibuja la curva granulomtrica en papel semilogartmico. En
la escala aritmtica se anotan los porcentajes de material que paso
por las distintas mallas. En la escala logartmica, las aberturas de
las mallas que corresponde al dimetro de las partculas.
7. CUESTIONARIO 1. Defina que es la granulometra combinada 2.-
De 2 suelos, uno bien gradado y el otro Uniforme, cual de los dos
tiene mayor valor de Porosidad y por qu? 3.- Describa el Ensayo
Granulomtrico 4.- Teniendo la granulometra siguiente, Dibujar la
curva y Hallar Cu y Cc
Tamiz % que pasa
2 95.0 1 74.8 60.0 3/8 40.0 No 4 26.5 No 10 21.2 No 40 12.8 No
200 8.5 5.- En un ensayo granulomtrico se tiene los siguientes
resultados: Tamiz Det. Individual 10 33.1 30 25.3 40 23.9 50 20.1
100 18.8 200 15.6 - 200 58.5 Dibuje la curva granulomtrica 6.- Qu
es una curva granulomtrica?
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GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-13 ANLISIS GRANULOMETRICO METODO
DEL
HIDRMETRO
AASHTO: Ensayo T 88 ASTM: Ensayo D 422
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO El tamao de los granos
obtenidos con el hidrmetro es equivalente a una esfera cuya
velocidad de cada sea igual a la del grano del suelo. El dimetro
equivalente de los granos para una lectura dada se obtiene por
medio de la ley de Stokes, considerando como altura de cada la
distancia entre la superficie del lquido y el centro de flotacin
del bulbo. El centro de flotacin es variable y no se comete error
grave si en un lugar de la distancia al centro de flotacin se usa
la distancia al centro de volumen del bulbo. El hidrmetro mide el
promedio de la densidad de la suspensin desalojada por el bulbo. De
la lectura del hidrmetro puede determinarse directamente el
porcentaje de granos de suelo por peso con relacin a la
concentracin original, calibrando la escala del hidrmetro en gramos
por litro. 2. COMPETENCIA
El estudiante utilizara el mtodo ms usado para hacer la
determinacin indirecta de los porcentajes de las partculas que
pasan la malla No 200, es el hidrmetro, basado en la sedimentacin
de un material en suspensin en un lquido. El hidrmetro sirve para
determinar la variacin de la densidad de la suspensin en el
transcurso del tiempo y medir la altura de cada del grano de tamao
ms grande correspondiente a la densidad media.
Puesto que el hidrmetro se conserva sumergido slo durante el
tiempo que se requiere para hacer una lectura, la profundidad del
centro de volumen del bulbo requiere una correccin debido a que
cuando el hidrmetro se sumerge se produce un movimiento en el nivel
del agua, resultado de desalojar un volumen igual al volumen del
bulbo del hidrmetro. Este movimiento es proporcional al volumen del
bulbo e inversamente proporcional al rea del cilindro de
sedimentacin usado. La suspensin que esta a nivel del centro del
volumen y que
-
es la que determina la lectura del hidrmetro estar mas prxima a
la superficie durante el proceso de sedimentacin. El clculo del
tamao del grano debe basarse en la profundidad durante el proceso
de sedimentacin, que es igual a la distancia que hay entre la
superficie de la suspensin y el centro del volumen del bulbo,
indicada por la lectura del mismo hidrmetro menos la correccin
debida al movimiento relativo causado por la inmersin del
hidrmetro. La calibracin de un hidrmetro consiste en la
determinacin de la distancia efectiva de cada en funcin de la
lectura del hidrmetro. 3.-EQUIPOS
1. Hidrmetro 2. Agitador mecnico 3. Cilindros graduados de 1000
ml. de capacidad 4. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr. 5. Horno
elctrico a 105 "C 6. Desecador 7. Termmetro graduado en 0.1 C 8.
Recipientes de evaporacin 9. Cronmetro 10. Dispersante
(Hexametafosfato de Sodio)
4. PROCEDIMIENTO
4.1Procedimientos de calibracin
1. Se determina el volumen del tubo del hidrmetro Vh. La
determinacin se puede hacer por dos procedimientos:
- Midiendo el volumen del agua desalojada: se llena la probeta
de 500 ml.,
hasta la marca de 400 ml. y se sumerge el hidrmetro observando
el nuevo nivel de agua. El volumen desalojado es el volumen del
bulbo.
- Peso del hidrmetro: se pesa el hidrmetro con una aproximacin
de 0.01 gr. puesto que la densidad del hidrmetro es aproximadamente
igual a la unidad, el peso en gramos puede considerarse como el
volumen en mililitros. Este volumen incluye el volumen del cuello
del hidrmetro, pero el error es pequeo y puede despreciarse.
2. Se determina el rea de la probeta de 1000 ml. midiendo la
distancia entre dos graduaciones (por ejemplo entre 500 y 1000) por
medio del comps de puntas. El rea A es el cociente que resulta de
dividir el volumen, incluido en las graduaciones, por la distancia
media.
3. Se afora la probeta de 500 ml., hasta 420 ml. con mucho
cuidado. 4. Se sumerge el hidrmetro lentamente hasta que el agua
desalojada sea
igual a la mitad del volumen (desalojado) del hidrmetro
determinado en (1). En estas condiciones la superficie del agua
seala la altura en se encuentra el centro del volumen, entonces se
hace la lectura (RH) en la
-
escala del hidrmetro, donde coincida con la regla de aproximacin
de un milmetro, se mide la distancia L, de la regla al nuevo nivel
de agua.
5. "L" es la< longitud de la distancia del centro del bulbo
hasta la lectura Rh efectuada en la escala. Para conocer la
distancia del centro de volumen a cualquier otra lectura, se miden
las distancias en el hidrmetro para cualquier lectura a partir de
la Rh conocida y se suma y se resta, segn la lectura mayor o
menor.
4.2 Correccin de la distancia efectiva de cada A las lecturas
anteriores hay que hacerles la correccin debida al desalojamiento
del agua producido por la inmersin del hidrmetro. La suspensin
hasta el nivel del centro de volumen es la que determina la lectura
del hidrmetro que est mas prxima a la superficie durante el proceso
de sedimentacin que cuando el hidrmetro esta sumergido. La lectura
correcta H para la lectura Rh en la escala del hidrmetro ser:
A
VhHH
21
Donde:
H1 = La distancia medida para cada lectura al centro del bulbo
Vh = Volumen del hidrmetro A = rea de la probeta medida en (2)
Con el valor de H y la lectura del hidrmetro Rh se dibuja una
grfica.
4.3 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
a) Se toma 40 grs. De muestra limpia y seca, se mezcla con 250
ml. de agua destilada y 30 ml. Hexametafosfato de Sodio (Solucin al
5%)
b) Agite la mezcla hasta obtener una suspensin uniforme (por un
perodo de 10 minutos aproximadamente).
c) Entre las lecturas se deben colocar el hidrmetro dentro de
una probeta graduada con agua destilada, la cual debe haber sido
preparada previamente.
d) Una vez que la muestra este uniforme, vierta dentro de una
segunda probeta graduada y aada agua destilada hasta el nivel de la
graduacin de 1000 ml.
e) Mezcle la muestra con el agua cuidadosamente colocando la
palma de la mano en la parte superior de la probeta agitando
verticalmente con el agitador manual por 30 segundos
aproximadamente.
f) Coloque la probeta sobre una mesa, introduzca el hidrmetro y
el termmetro, en la suspensin y empiece a tomar lecturas al cabo de
1/2, 1, y 2 minutos sin sacar el hidrmetro y el termmetro de la
suspensin.
-
Reagite la suspensin y tome nuevamente las mismas lecturas hasta
obtener un par de valores consistentes.
g) Despus de la ltima lectura, saque el hidrmetro, reagite la
suspensin y empiece de nuevo el ensayo introduciendo el hidrmetro
solo despus de 2 minutos. El hidrmetro ser introducido ms o menos
15 segundos antes de cada lectura con el fin de estar con tiempo
suficiente para hacer las adecuadas lecturas, y ser limpiado con
cuidado antes de su inmersin.
h) Tome lecturas a los 5, 10, 20, 40, 80 minutos, 2 , 6 y 24
horas. Entre lecturas, el hidrmetro deber ser conservado dentro del
cilindro graduado conteniendo solamente agua destilada. Lecturas de
la temperatura de la suspensin debern ser tomadas con
frecuencia.
i) Tome lecturas de la temperatura del hidrmetro en el agua
destilada cada 30 minutos.
j) Determine la altura del menisco del agua destilada. Dicha
altura llamada correccin de menisco, es usada en los clculos. La
correccin por meniscos es aproximadamente (+0.5) y la correccin por
el desfloculante indicado en (b) es aproximadamente (-0.5) as que
estas dos correcciones se anulan entre si. Si se usa una cantidad
diferente de desfloculante, hay que determinar la correccin
respectiva y substraerse de la correccin por menisco. Para
determinar la correccin por desfloculante, sumerja el hidrmetro en
agua limpia y tome la lectura de la escala. Aada despus la cantidad
de desfloculante, sumerja el hidrmetro de nuevo y tome una nueva
lectura. La diferencia entre las lecturas, da la correccin por
desfloculante.
k) Contine tomando lecturas hasta que el hidrmetro indique
aproximadamente 1.001 o hasta que el tiempo transcurrido sea el
mnimo necesario requerido calculado para el tamao de partculas.
l) Despus de la lectura final, vierta la suspensin en un
recipiente de evaporacin sin perder ninguna porcin de la
muestra.
m) Deje evaporar la suspensin en el horno a 105 C hasta que se
seque completamente; luego deje enfriar en el desecador y pese con
una aproximacin de 0.1 gr.
-
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS
1. Dimetro efectivo D, mm.
t
Zx
18D r
WS
Donde:
= Viscosidad del agua a la temperatura del ensayo s = Densidad
del suelo w = Densidad del agua a la temperatura del ensayo (t =
tiempo) Zr = Distancia entre la superficie de la suspensin y el
centro de inmersin del hidrmetro (de la curva de calibracin del
hidrmetro)
2. Porcentaje de material de dimetro menor que el considerado N,
%
100*)RR(*W
V*
1G
GN W
S
Donde: G = Gravedad especifica del suelo
V = Volumen de la suspensin (1000 mi) Ws = Peso del suelo seco
al horno = Densidad del agua a la temperatura de calibracin del
hidrmetro (generalmente20C) R = Lectura del hidrmetro en la
suspensin del suelo. Rw = Lectura del hidrmetro en el agua
destilada (a la misma temperatura que la suspensin del suelo)
7. CUESTIONARIO
1. Indique cuntos defloculantes conoce, y para qu sirve? 2. Cmo
se determina el volumen del densmetro? 3. Cundo se determina el
ensayo del hidrmetro?
-
FORMATO GUIAS DE PRCTICA Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-14 ENSAYO DE COMPACTACIN
(SEGN EL MTODO AASHTO MODIFICADO)
AASHTO: Ensayo T 180 ASTM: Ensayo C 1557
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La compactacin del suelo mtodo
estndar se desarroll en las prcticas de la asignatura Mecnica de
Suelos I, por lo tanto ser repasa 2. COMPETENCIA Esta Norma el
estudiante aplicara y determinara el ensayo entre el contenido de
humedad (%) y la densidad de los suelos compactados (Ds) en un
molde de dimetro 6 y un pisn de 10 lb. con una cada de 18 .
3. EQUIPOS
1. Balanza (capacidad 20 Kg., sensibilidad 1 gr.) 2. Molde
cilndrico con 5" de altura y 4" o 6" de dimetro, junto con su
extensin y placa de soporte 3. Recipientes para tomar muestras
de humedad 4. Pisn cilndrico de compactacin (junto con su gua) de
18" de cada y 10
lb. de peso 5. Horno (105-110 C) 6. Tamiz y No. 4 7. Regla
metlica para enrasar la muestra 8. Gato o extractor de muestras
-
4. PROCEDIMIENTO 4.1 PREPARACIN DE LA MUESTRA
1. Si la muestra de suelo extrada en campo est muy hmeda,
secarla al aire libre o usando un horno a una temperatura no mayor
a 60 C.
2. Se desmoronan los grumos de material fino con el rodillo
cilndrico sobre una superficie plana.
3. Se pasa por el tamiz y se selecciona una muestra
representativa de suelo de 5,4 Kg. o ms para el mtodo C y de 11 Kg.
para el mtodo D. Se pasa el material por el tamiz No.4 y se
selecciona una muestra representativa de suelo de 3 Kg. o ms (15
Kg. para el ensayo por muestras separadas) para l mtodo A, y de 7
Kg. o ms (35 Kg. para el ensayo por muestras separadas) para el
mtodo modificado.
La muestra representativa seleccionada anteriormente, se mezcla
completamente con suficiente agua hasta formar una pasta homognea
que est aproximadamente a 4 "puntos-porcentaje" por debajo el
contenido de humedad ptimo. Por tanto no se debe mojar mucho el
material para obtener el primer punto de la curva. La forma ms
simple de mezclar es utilizando las manos, desmoronando los grumos
formados a causa de la adicin de agua.
Se pesa el molde de compactacin en la balanza (20 Kg. de
capacidad) con una aproximacin de 1 gr. mas la placa de soporte,
luego se coloca la extensin del molde.
Se pone una parte de la muestra preparada en el molde y se
nivela con la mano. La compactacin se realiza en cinco capas
aproximadamente iguales en la cual el espesor de cada capa que se
compacta debe ser tal que despus de compactada tenga
aproximadamente una pulgada de espesor.
Se coloca el pisn de compactacin sobre la muestra y luego se
levanta con el mango hasta que el pisn llegue al extremo de la gua,
luego se deja caer sobre la muestra.
Se cambia la posicin de la gua del pisn y de nuevo se deja caer
hasta completar: 25 golpes uniformemente distribuidos en el mtodo A
y C; y 56 golpes en el mtodo B y D.
Se levanta el pisn del molde, se coloca otra capa de material y
se compacta esta capa de la misma manera que se indic
anteriormente, repitiendo esto hasta completar las cinco capas. Se
requiere que cuando haya terminado la compactacin la muestra
sobrepase la altura del molde por lo menos, con el fin de permitir
el enrasamiento de la muestra compactada despus de retirar la
extensin del molde.
Se quita la extensin del molde y con una segueta se enrasa la
muestra teniendo como gua el borde del molde.
-
Se pesa el molde ms la placa de soporte con la muestra
compactada con una aproximacin de 1 gr.
Se toma una muestra de la superficie inferior y otra de la
superior, para determinar el contenido de la humedad.
Luego se saca el suelo compactado del molde. Esta operacin se
puede hacer por medio del aparato para extraer muestras de los
moldes usando el orificio y la placa correspondiente a 4" o 6".
Se agrega agua a la muestra que se esta compactando y luego se
revuelve hasta obtener de nuevo una pasta homognea. Este paso puede
resultar complicado porque se debe deshacer la muestra para
aumentar agua. por lo que es recomendable preparar varias muestras
al momento de iniciar el ensayo.
Se hacen varias determinaciones repitiendo los pasos 2 al 11
agregando a la muestra cada vez mas agua hasta que el peso de la
muestra compactada empiece a disminuir.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos
6. CLCULO Y GRFICOS
moldedelVolumen
humedamuestraladePesohumedounitarioPeso
..
......
humedaddecontenido
humedounitarioPesoounitarioPeso
..100
..*100sec..
-
6.1. GRAFICO CURVA DE COMPACTACIN
Se dibuja una curva en papel milimetrado aritmtico con el
contenido de humedad como abscisa y el peso unitario seco como
ordenada. La humedad ptima y el mximo peso unitario corresponden al
pico de esta curva.
7. CUESTIONARIO
1. Objetivo
2. Equipo
3. Qu diferencia existe entre el peso unitario hmedo con el peso
unitario seco?
4. Se conoce que la energa especfica de compactacin para el
ensayo compactacin modificado es de 27.2 [Kg/cm3] (hecho en molde
de 4 de dimetro)
En cuantas capas y con cuntos golpes por capa se podr compactar
un suelo para alcanzar a 27.2 [Kg/cm3] de energa especfica de
compactacin?
5. Al agua intersticial de un suelo compactado para qu sirve (W.
Optima)?
6. Entre una arena y otra lima arcillosa, cul de las dos tiene
mayor la densidad mxima de compactacin?
7. Por qu se conoce con el nombre Proctor al ensayo de
Compactacin?
-
GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II
Ensayo S-15 ENSAYO PARA DETERMINAR LA RELACIN SOPORTE CALIFORNIA
(CBR) EN LABORATORIO
AASHTO: Ensayo T 193 (CBR compactado en laboratorio) ASTM:
Ensayo D 1883 (CBR compactado en laboratorio)
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
La relacin CBR generalmente se determina para 0.1 y 0.2 pulgadas
de penetracin o sea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por
pulgada cuadrada en el patrn, respectivamente. De estos dos valores
se usa el que sea mayor. Con el fin de duplicar en el laboratorio
la condicin ms crtica que se presenta en el terreno, las muestras
para el ensayo del CBR se sumergen en agua hasta obtener su
saturacin. Los ensayos de CBR se pueden efectuar sobre muestras
compactadas en el laboratorio (suelos perturbados y remoldados),
sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobre suelos
en sitio. 2. COMPETENCIAS.-.
La Relacin Soporte California (The California Bearing Ratio,
CBR) se expresa como un porcentaje del esfuerzo requerido para
hacer penetrar un pistn en el suelo que se ensaya, dividido entre
el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn hasta la
misma profundidad en una muestra patrn de piedra triturada.
El Estudiante ensayara este conocimiento definiendo la
clasificacin del suelo con relacin al ndice Portante
Por lo tanto: 100*...
.......
patronelsueloenesfuerzo
ensayadosueloelenEsfuerzoRBC
VALORES PARA EL PATRON (Roca triturada)
Penetracin Esfuerzo
Pulg. mm. lb./pulg.2 Kg./cm2
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
2.54
5.08
7.62
10.16
12.70
1000
1500
1900
2300
2600
70
105
133
161
182
-
3. EQUIPO.
Para la compactacin: 1. Martillo de 10 lb. con una altura de
cada de 18", indicado en el mtodo de
compactacin Proctor Modificado. 2. Molde cilndrico de acero. 3.
Disco espaciador. Para la expansin: 4. Plato y vstago; el vstago
con altura graduable se halla fijado a un disco
metlico. 5. Aparatos para medir la expansin que consisten de un
trpode y
extensmetro (con una aproximacin de 0.001"). 6. Pesas como
sobrecarga, se emplea una pesa anular y varias pesas
cortadas de plomo con un peso de 10 lb. Para la penetracin: 7.
Pistn cilndrico de acero, para penetrar el suelo hasta . 8. Prensa
para aplicar la carga, que puede ser un gato hidrulico que
permita
aplicar una carga de hasta 44.5 KN a una razn de 1.3 mm. /min.
Generalmente los aparatos que se utilizan para este tipo de ensayos
llevan anillos calibrados.
9. Equipo mixto como balanzas, hornos, tamices, papel filtro,
reservorios para la inmersin de la muestra, cronmetros, y
otros.
4 PROCEDIMIENTO 4.1. PREPARACIN DE LA MUESTRA
a. Si el material est hmedo, tiene que ser secado previamente,
ya sea al aire libre o calentndolo a una temperatura no mayor de 60
C.
b. Una vez secado el material, se desmenuzarn los terrones
existentes, teniendo cuidado especial de no romper las partculas
individuales de la muestra.
c. Las muestras que se vayan a compactar, habrn de tamizarse en
los tamices de y No.4. La fraccin retenida en el tamiz de , se
descartar y reemplazar, en igual proporcin, por el material
comprendido entre los tamices y No.4 luego, se mezclarn bien las
dos fracciones del material tamizado.
d. Determinar el contenido de humedad de las muestras preparadas
de esta manera.
Cantidad de material En general es necesario alrededor de 50 Kg.
de muestra, si se va ha realizar la determinacin de la densidad
mxima. Un ensayo de compactacin previamente
-
desarrollado puede ser sustituido por el ensayo de compactacin
incluido en este ensayo. En este caso es necesario solo 35 Kg. para
la prueba. Como la muestra debe ser preparada de acuerdo al Proctor
Modificado AASHTO T-180 D o su equivalente en ASTM, se necesitan
alrededor de 11 Kg. para cada punto en la determinacin de la
densidad mxima seca y el contenido de humedad ptimo. La curva de
densidad mxima se genera con tres, cuatro, cinco o seis puntos,
dependiendo de la habilidad del laboratorista. Debe tenerse en
cuenta que cada muestra debe ser utilizada una sola vez, es decir,
que no podr usarse material que haya sido previamente compactado. L
a determinacin de la densidad mxima seca y humedad optima se
consigue Usando los especmenes, determinar el contenido de humedad
ptimo y la mxima densidad seca de acuerdo al mtodo Proctor T 180
(mtodo D). Un ensayo de compactacin previamente desarrollado puede
ser sustituido por el ensayo de compactacin incluido en este mtodo.
4.2. DETERMINACIN DE LA RELACIN DENSIDAD - HUMEDAD
Suelos de baja plasticidad.
Abarca a los suelos cohesivos, poco plsticos y poco o nada
expansivos.
GM - Gravas limosas y mezclas limo-areno-gravosas GC - Gravas
arcillosas y mezclas arcillo-areno-gravosas SM -Arenas limosas y
mezclas limo-arenosas SC - Arenas arcillosas y arcillas arenosas
CL- Arcillas orgnicas de baja a mediana plasticidad; arcillas
limosas, arenosas y gravosas ML - Limos inorgnicos y arenas muy
finas OL - Limos y arcillas limosas inorgnicas, de baja
plasticidad
1. Sujetar el molde a la base del plato y pesar con una
aproximacin de 5 gr.
Colocar su extensin e introducir el disco espaciador en el molde
y colocar un papel filtro grueso de 6" de dimetro encima de este
disco.
2. Se preparan 3 muestras, cada una de ellas con "humedad de
mezclado" igual en 0.5% de la humedad ptima de la curva de
compactacin. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con
anticipacin a su compactacin.
3. La primera muestra se compacta segn el mtodo AASHTO T -180 D
(con 56 golpes del pisn). La segunda con 25 golpes de pisn y la
tercera con 12 golpes del pisn. Pisn de 10 lb. y 18" de cada.
4. Cada capa debe ser de 1" de espesor despus de compactada y la
ltima capa debe estar por encima de la unin del molde con su
extensin. La briqueta compactada debe tener un espesor aproximado
de 5 pulgadas.
5. Una vez compactada la muestra, se retira la extensin; se
enrasa la parte superior de aquella con los bordes del molde
cilndrico, usando la regla y
-
corrigiendo cualquier irregularidad superficial. Pesar el molde
junto con la muestra compactada sin el disco espaciador.
6. Luego determinar la densidad y la humedad de est muestra
compactada.
Suelos granulares Abarca a los suelos gravosos y arenosos.
GW- Gravas bien gradadas y mezclas de grava y arena con poco o
nada de material fino. GP - Gravas mal gradadas y mezclas de grava
y arena con poco o nada de material fino. SW- Arenas bien gradadas
y arenas gravosas con poco o nada de material fino.
SP -Arenas mal gradadas y arenas gravosas con poco o nada de
material fino.
Para la determinacin de la relacin Densidad - Humedad se procede
de la misma manera que para los de baja plasticidad. Generalmente
estos suelos producen cambios volumtricos poco apreciables por lo
que se puede hallar su CBR despus de compactarlos sin remojarlos en
agua.
Suelos de alta plasticidad
MH - Limos orgnicos, suelos limosos y arenosos de granulometra
fina. CH - Arcillas inorgnicas muy plsticas. OH - Arcillas orgnicas
de plasticidad media a elevada.
Para estos suelos de alta plasticidad y que sufren grandes
cambios de volumen cuando se sumergen; se determina la humedad y el
peso unitario ms satisfactorios que se deben usar en la
compactacin; estos valores son aquellos que dan el menor cambio
volumtrico. El procedimiento que se usa para preparar las muestras
para este tipo de suelos es el mismo que se emplea para los suelos
de baja plasticidad con la excepcin de cada espcimen que se usa
para el desarrollo de la curva de compactacin debe prepararse para
ser sumergido. Jams una curva completa de compactacin debe estar
desarrollada usando 25 golpes y otra dando 12 golpes por capa. Cada
espcimen as compactado debe ser preparado para ser sumergido.
Procedimiento para sumergir la muestra y medir los cambios
volumtricos (Expansin).
1. Una vez determinada la densidad y humedad de la muestra,
colocar un papel filtro grueso de 6" de dimetro sobre la placa
soporte y luego voltear el molde con la muestra compactada (el
espacio dejado por el disco queda lgicamente en la parte superior)
y se coloca sobre la placa soporte. La muestra esta lista para ser
sumergida
-
2. Se coloca un papel filtro grueso de 6" de dimetro sobre la
superficie de la muestra compactada, luego la placa perforada con
un vstago graduable y sobre esta, las pesas de plomo
requeridas.
3. La sobrecarga que se aplique mediante pesas de plomo, debe
ser prcticamente igual a la correspondiente al pavimento (sub-base,
base y capa de rodamiento) a construirse. Estas pesas de plomo son
de 5 lb. (2.27 Kg.) y la sobrecarga mnima a emplearse es de 10 lb.
(4.54 Kg.), equivalente a la de un pavimento de concreto de 5" de
espesor (12.5 cm.).
4. Una vez colocado el vstago y las pesas en la forma indicada
anteriormente, se coloca un extensmetro junto con un trpode que
sirva para sostenerlo; se marca sobre el molde la posicin inicial
de los soportes del trpode con el fin de colocarlos en la misma
posicin cada vez que se haga una lectura. Y se hace la lectura
inicial del extensmetro. Luego se quita el trpode y el
extensmetro.
5. Luego se coloca cuidadosamente el molde dentro de un tanque o
depsito lleno de agua. Para permitir el libre acceso de agua por
debajo de la muestra, se recomienda colocar el molde sobre bloques
metlicos, y no directamente sobre la superficie del tanque o
depsito. Asimismo, para que la muestra se sature fcilmente por la
parte superior, se recomienda verter agua dentro del molde hasta
nivelar con el nivel exterior de agua. Durante el remojado mantener
este nivel alrededor de 25.4 mm. sobre el tope del espcimen.
6. Cada 24 hrs. y por un perodo de 96 hr (4 das) se toman y
registran las lecturas del extensmetro.
7. Al cabo de 4 das tomar una lectura final del extensmetro y
sacar el molde del agua, secar y dejar escurrir por espacio de 15
minutos. Como para drenar bien el agua hay que voltear el cilindro,
sujetar bien las pesas metlicas al hacer esta operacin.
8. Luego se remueven el disco perforado, las pesas y el papel
filtro, para luego pesar la muestra.
Calcular la expansin como un porcentaje de la longitud de la
muestra inicial:
100*.5,116...(...
)(......(%)
mmdealrededorbriquetaladelongitud
mmremojadoeldurantelongladeVariacionExpansion
4.3 PENETRACIN DEL PISTN
1. Aplicar de nuevo la sobrecarga sobre la muestra saturada de
la misma forma que se hizo durante la inmersin.
2. Se coloca la muestra sobre la plataforma de la prensa del
CBR, la muestra debe estar centrada con el pistn, luego se levanta
la plataforma por medio del gato hasta que el pistn este en
contacto con la muestra y se aplique una carga de 10 lb. (4.5 Kg.)
como "carga de asentamiento", luego se coloca a cero el indicador
de carga.
3. Colocar el extensmetro tambin en cero.
-
4. Aplicar la carga por medio del gato hidrulico de la prensa
del CBR a una velocidad de 0.05" (1.3mm) por minuto. Registrar las
cargas aplicadas cuando la penetracin este en 0.025, 0.050, 0.075,
0.100, 0.150, 0.200 y 0.300 pulgadas. Se pueden registrar las
cargas a 0.40 y 0.50 pulgadas de penetracin si se desea.
5. Se saca la muestra de la prensa del CBR y se toma una muestra
de humedad alrededor del orificio dejado por el pistn.
6. Para sacar la muestra del molde se puede usar el extractor de
muestras con la placa de 6" de dimetro y el orificio indicado, si
se tiene este a disposicin.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos
6.-. CLCULOS
Graficar la curva "Resistencia a la penetracin vs. Profundidad
de penetracin", en la que se usa como abscisa la penetracin del
pistn en pulgadas y como ordenada la carga en libras. El cero de la
curva debe ser desplazado para as compensar los errores debidos a
irregularidades en la superficie de la muestra y para corregir la
curva si esta empieza con concavidad hacia arriba. Este
desplazamiento se hace generalmente conectando por medio de una
recta los puntos de la curva situados encima de la concavidad,
antes mencionada, que formen aproximadamente una lnea recta o
pasando una tangente a la curva por su punto de inflexin y, en cada
caso, prolongando dicha recta hasta que intercepte el eje de las
deflexiones. Este punto de interseccin ser el cero corregido para
las deflexiones (ver figura). El valor de la carga corregida es
determinado para cada espcimen en 0.10 y 0.20 pulgadas de
penetracin. Los valores de Relacin Soporte California (CBR) son
obtenidos en porcentaje, por divisin de los valores corregidos en
0.10 y 0.20 pulg. Previamente convertidas a esfuerzos unitarios,
con un rea efectiva del pistn de penetracin de 03 entre las cargas
estndar de 1000 y 1500 psi. respectivamente, y multiplicando estas
relaciones por 100.
-
100*tan.arg
arg...(%)..
dardesaC
acdegidoValorcorreRBC
El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1 o
0.2 de penetracin, expresada en porcentaje de su respectivo "valor
estndar". Si el CBR correspondiente a 0.2 es muy superior al
correspondiente al 0.1, deber repetirse el ensayo. Si los CBR para
0.1 y 0.2 son semejantes, se recomienda usar en los clculos el CBR
correspondiente a 0.2
7. CUESTIONARIO
1. Qu representa el ndice portante del suelo?
2. Describa los nmeros de golpes por capa para realizar el
ensayo C.B.R.
3. El valor de la carga normal a cuntos [mm.] de penetracin
corresponde?
4. Qu es la Expansin del suelo?
5. De dos suelos, uno de ellos grava arenosa y otra de un
limoarcilloso, cul de los dos tiene mayor expansin.
6. Cuntos das de inmersin en el agua deben estar el molde con el
suelo compacto?
-
GUIAS DE PRACTICAS ICI Cdigo de registro: RE-10-LAB-026-001
Versin 1.0
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-16 ENSAYO PARA DETERMINAR LA
DENSIDAD EN SITIO
MEDIANTE EL MTODO DEL CONO DE ARENA
AASHTO: Ensayo T191 ASTM: Ensayo D1556
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
La densidad de los cuerpos se determin en la asignatura de Fsica
I, por lo tanto aplicara los conocimientos respectivos
2. COMPETENCIAS
El estudiante con este ensayo determinara el control de la
compactacin de terraplenes. En este ensayo denominamos Peso
Unitario Hmedo al peso del material hmedo (humedo) en sitio por
unidad de volumen; Peso Unitario Seco (seco) al peso del material
seco (secado en un horno de 105 C) por unidad de volumen. Este
mtodo puede ser usado para determinar pesos unitarios en sitio de
depsitos naturales, agregados, suelos mixtos, u otros materiales
similares.
3. EQUIPO 1. Dispositivo desmontable que consiste en un cono de
metal con su vlvula
de retencin
2. Una placa metlica rectangular con un hueco en el centro para
recibir al cono
3. Arena calibrada (ver calibracin de arena) 4. Balanza de 10
Kg. de capacidad, con sensibilidad de 1gr 5. Balanza de 2 Kg. de
capacidad y sensibilidad de 0.1g 6. Equipo de secado, compuesto por
un homo o una cocinilla a gas
-
7. Equipo miscelneo: frascos grandes, platos, cucharn, cincel,
martillo, clavos para la sujecin de la placa metlica al terreno,
escobillones, pedazo de vidrio (para secado por cocinilla),
etc.
4. PROCEDIMIENTO
4.1. SITIO DE ENSAYO
1. Se elimina un rea circular, de unos 50 cm. de dimetro, todo
material suelto y luego se aplana.
2. Se coloca la placa metlica y se empieza a excavar, con ayuda
del cincel y del martillo, un hueco del mismo dimetro del orificio
de la placa y de unos 15 a 20 cm. de profundidad. El material que
se va excavando se deposita en una bolsa o un frasco, este se tapa
completamente con el fin de no perder humedad.
3. Se obtiene el peso del frasco junto con el suelo excavado. 4.
Se obtiene el peso del tarro de 1 galn de capacidad y del cono de
metal
junto con la arena que se va ha usar. 5. Luego se coloca el cono
sobre el orificio de la placa (sus dimetros deben
coincidir) se abre la vlvula del cono y se deja correr la arena
hasta llenar el hueco, es decir hasta que no pase mas arena.
6. Se cierra la vlvula del cono, se pesa de nuevo el tarro de 1
galn ms arena y el cono.
7. Se recoge la arena depositada en el hueco, tratando de
recobrar la mayor cantidad posible sin recoger demasiadas
impurezas.
8. Se halla el contenido de humedad de la muestra extrada
tamizando esta sobre el tamiz (con el fin de evitar obtener
resultados errneos del contenido de humedad), y pesando una
cantidad prxima a 200 gr. de la muestra tamizada. Luego cocinar
esta muestra en la cocinilla verificando la prdida total de agua
con el vidrio que es colocado sobre el plato eventualmente hasta
que este no quede empaado despus de su colocacin. Se debe tener
cuidado de no perder el material durante las casuales explosiones
de las piedras durante este procedimiento. Luego se hace enfriar a
temperatura ambiente y se pesa. Obteniendo as el contenido de
humedad de la muestra extrada.
4.2. CALIBRACIN DE LA ARENA
a. La arena que se usa para la determinacin de la densidad en
sitio debe consistir de partculas redondas y regulares, no
cementadas, secas, que permitan el flujo libre y estar limpias de
impurezas. El tamao de las partculas debe ser tal que pasen el
tamiz No.10, y tengan un coeficiente de uniformidad (Cu = D60 /
D10) menor que 2.0, y que menos del 3% en peso pase el tamiz
No.60.
-
b. Se lava la arena y se pone a secar en el horno (110 5 C). c.
Luego se vaca la arena sobre un recipiente tratando de usar la
misma
velocidad y la misma altura de cada de la arena que en el ensayo
de densidad. Generalmente se usa el molde del ensayo Proctor (4" de
dimetro) cuyo volumen es de 1/30 pie3 (943.9 cm3).
d. Luego se enrasa la superficie con una regla o segueta
teniendo como gua el borde del molde. Se debe evitar cualquier
golpe o vibracin durante esta operacin ya que de otra manera se
obtendrn resultados errneos.
e. Obtener el peso de la arena en el molde. En los clculos se
debe usar el promedio de varias determinaciones del peso unitario
de la arena, pudiendo tener estas determinaciones un error menor
del 1 % para ser aceptadas.
f. La arena despus de calibrada se coloca en recipientes que se
puedan sellar con el fin de evitar la absorcin de humedad ya que la
arena debe estar seca cuando se use en el terreno con el fin de que
los resultados sean satisfactorios.
g. Clculo del peso-unitario de la arena:
moldedelVolumen
moldeelenarenaladePesoarenaladeunitarioPeso
..
..........
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CLCULOS
arenaladeunitarioPeso
huecoelenarenaladePesomuestraladeVolumen
....
.........
muestraladeVolumen
muestraladePesohumedounitarioPeso
...
.....
-
(%)....100
..sec..
humedaddecontenido
humedounitarioPesoounitarioPeso
Con el fin de conocer el peso unitario de la arena se efecta la
llamada calibracin de la arena descrita en el siguiente prrafo.
7. CUESTIONARIO
1. Qu objetivo tiene esta prueba? 2. Qu diferencia existe entre
el peso unitario natural al peso unitario
comparativo? 3. Desarrollar el ensayo 4. Cmo se determina el
peso o densidad especfica suelta de la arena? 5. Qu diferencia
existe entre densidad hmeda y densidad natural? 6. Qu diferencia
existe entre el peso unitario y densidad aparente?
-
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Versin 1.0
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LABORATORIO DE SUELOS II
Ensayo S-18 EVALUACIN Y CONTROL ESTRUCTURAL MEDIANTE LA
PENETRACION DINAMICA DE CONO DCP
ASTM: D-6951 03 1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO El penetrmetro
dinmico de cono (DCP), se constituye actualmente en una herramienta
simple y econmica para efectuar in-situ, tanto para un pavimento en
servicio como para uno nuevo en construccin, una auscultacin rpida
y continua de las capas granulares, levemente ligadas y de los
suelos de fundacin. Permite en combinacin con otros mtodos de
auscultacin mas difundidos, como la medicin de deflexiones y la
realizacin de perforaciones, estudiar las caractersticas
estructurales de los pavimentos existentes, no solo en su conjunto,
sino adems en cada uno de los estratos que lo componen. El
principio de funcionamiento es muy simple: una sonda con su extremo
en forma de cono penetra a travs de las capas en forma continua
bajo la accin dinmica de una masa M igual a 8 Kg., que cae
libremente de una altura H de 575 mm de longitud, ambas fijas y
preestablecidas. Esta penetracin es funcin de la resistencia al
corte in-situ de los materiales del paquete estructural. El perfil
en profundidad brinda una indicacin de las propiedades en el lugar
de los materiales de los diferentes estratos en las condiciones
reales en estos se encuentran en el momento del ensayo.
2.-COMPETENCIAS Entre los usos del ensayo podemos destacar:
Campaa de reconocimiento rpido del terreno.
Verificacin de la eficiencia de los equipos de compactacin
utilizados en obra.
Control durante las distintas capas que componen el paquete.
Deteccin e identificacin de anomalas en alguna o algunas de las
capas una ves construidas.
Evaluacin de pavimentos existentes.
Identificacin de tramos de un mismo camino con caractersticas
estructurales similares.
-
3. EQUIPO 1. Equipo DCP 2. Regla para lectura 3. Pala
4. PROCEDIMIENTO
1. Identificacin del suelo a evaluar e indicacin de la posicin
del punto donde se realizara el ensayo.
2. Realizar una limpieza y nivelacin de cierta rea del suelo,
para efectuar el emplazamiento del equipo, y de esta manera
facilitar la posicin horizontal de la regleta para tomar las
lecturas de penetracin.
3. Emplazar el equipo DCP, teniendo cuidado de mantener su
verticalidad durante el ensayo.
4. Tomar la primera lectura de penetracin debido al peso propio
del penetrmetro.
5. Elevar el mazo hasta la altura total de cada libre, y dejarlo
caer hasta que este impacte libremente.
6. Tomar la lectura del nmero de golpe y la penetracin efectuada
en mm. 7. Se repite los procedimientos 4 y 5, hasta efectuar la
penetracin total de
equipo (1000 mm), o hasta la profundidad requerida de estudio.
8. Se extraer el equipo con golpeteos del mismo mazo de abajo hacia
arriba.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6 CLCULOS
1. Calcular el numero DCP (DN) que es el que define la
penetracin del penetrmetro
-
golpesdeNumero
nPenetracioDN
..
2. Calcular el promedio DN entre los valores ms similares y
continuos, de los
resultados del clculo anteriormente efectuado. 3. Determinar el
valor de la Relacin del Soporte de California para un cono
de 60, mediante la ecuacin siguiente:
4. Se dibuja el grafico de penetracin DCP en papel
semilogartmico, la
escala aritmtica lleva los datos de penetracin y la
semilogartmica los DN 5. Se realiza otro grafico en el papel
semilogartmico, donde la escala
semilogartmica lleva los datos del CBR calculado versus
distintas penetraciones
7. CUESTIONARIO 1. Objetivo del ensayo 2. En qu tipo de suelos
se utiliza esta prueba? 3. Cuntos kilos pesa el martinete de
percusin? 4. Qu altura de cada libre tiene?
259.1
3.405
DNCBR
-
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LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-19 METODO STANDARD PARA EL ENSAYO
DE PENETRACION Y OBTENCION DE MUESTRAS DE SUELO (STP)
AASHTO: Ensayo T 206
ASTM: Ensayo D 1586 1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO La
resistencia del suelo es de suma importancia para cualquier diseo
de cimentaciones, por lo tanto el estudiante aplicara el
conocimiento de la asignatura Fundaciones 2. COMPETENCIAS.- Este
mtodo es cotejado por el estudiante que describir el procedimiento
para efectuar sondeos en un terreno (ensayos SPT) utilizando un
sacamuestras partido, a fin de obtener muestras representativas de
suelo para su identificacin y ensayos de laboratorio y obtener,
adems una medida de la resistencia del suelo ala penetracin del
saca muestras. 3. EQUIPO
1. Equipo de perforacin: Para evitar que el martinete produzca
latigazos, se recomienda que la barra que se usa en la perforacin
tenga una rigidez mayor o igual que la barra hueca de acero que
sirve para la perforacin del pozo.
2. Saca muestras partido: El saca muestras debe ser construido
con las dimensiones indicadas en la AASTHTO T206, la punta de la
cuchara es de acero, reemplazable y reparable cuando se haya
torcido o dentado. La cabeza de acoplamiento debe tener cuatro
orificios de 12,7 mm. de dimetro como mnimo.
3. Equipo de hincado, que consiste de: un martinete de 63,5 Kg.
de peso, una cabeza de hincado y un tubo gua que permita una cada
libre de 76 mm. Debe tenerse cuidado de asegurar que la energa del
martinete al caer, no se reduzca por friccin entre el martinete y
las guas.
4. Equipo miscelneo: Etiquetas, planillas de campo, bolsas para
colocar las muestras, equipo mecnico para la instalacin y
otros.
-
Cuchara partida Standard Cuchara de una sola pared
4. PROCEDIMIENTO
1. Se debe limpiar el hoyo hasta el nivel de muestreo, usando un
equipo que garantice que el material cuya muestra se desea obtener,
no vaya ser perturbado durante la operacin. En arenas y limos
saturados, sacar lentamente el muestreador usado, a fin de evitar
que se suelte el suelo del hoyo.
2. Con el saca muestras descansando en el fondo del hueco,
hincar el saca muestras, haciendo caer el martinete de 63.5 Kg.
(140 lb.) desde una altura libre de 76 cm. (30), hasta el saca
muestras haya penetrado 45 cm. (18) o se haya aplicado 100 golpes
de martinete.
3. Repetir esta operacin a intervalos no mayor de 1.5 m (5
pies), cuando el subsuelo es homogneo y cada vez que haya cambios
de estrato.
4. Registrar el nmero de golpes cada vez que se introduzca 15
cm. Del saca muestras. Los primeros 15 cm. (6) se considera que son
para asentar el saca muestras.
5. Una vez asentado el saca muestras, se hincan nuevamente 15
cm. (6) del mismo anotando el numero de golpes del martinete. Luego
se introducen otros 15 cm. Del saca muestras y se vuelve anotar el
numero de golpes. La suma de los golpes dados para introducir el
saca muestras los ltimos 30
-
cm. O sea los golpes correspondientes a la segunda y a la
tercera hinca, se indica como la resistencia N, a la penetracin del
saca muestras.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CALCULO Podemos
mejorar los datos del ensayo SPT aplicando factores de correccin en
la siguiente ecuacin:
FN NCN *60
Donde: N60 = valor corregido de N para los procedimientos en
campo CN = Factor de correccin 2/(1+0.01o) (Segn Skempton)
o = 95.8 kN/m2
NF = valor N del ensayo SPT en campo Los datos del ensayo SPT
tambin pueden ser ajustados usando correcciones por sobrecarga que
compensen los efectos de profundidad. Los ensayos realizados cerca
del fondo de un suelo uniforme tienen valores de N ms altos que los
realizados cerca de la superficie. Entonces se hace necesario
corregir estos valores por sobrecarga de la siguiente manera.
-
zkPaNN
'
100*)( 60601
Donde: (N1)60 = valor N corregido por procedimientos en campo y
esfuerzo de sobrecarga z = esfuerzo vertical efectivo en la
localizacin del ensayo, kPa N60 = valor N del ensayo SPT corregido
por procedimientos campo 7.- CUESTIONARIO
1. Descripcin del objetivo 2. Indique la altura libre de cada
del martinete 3. Para qu sirve la cuchara partida? 4. Cuando se
considera el Rechazo y fin del sondeo? Indicar el N de golpes 5.
Seale el peso del martinete en [Kg.] 6. Para qu sirve el baco de
Hoogs?
-
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LABORATORIO DE SUELOS Ensayo S-20 DISPERSIVIDAD DE ARCILLAS
AASHTO: Ensayo NN ASTM: Ensayo 4648-87
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO En la naturaleza existen
ciertos suelos muy finos que son altamente erosionable Y son
conocidos como suelos dispersivos. 2. COMPETENCIAS.- En esta
practica el estudiante realizara el ensayo de gran importancia, y
tiene como objetivo principal medir directamente la dispersin de
los suelos (erosin coloidal) de grano fino y compactado, que
identifica y suministra conocimientos acerca de los suelos
altamente dispersivos. 3. EQUIPO
1. Aparato de Ensayo (Pinhole) 2. Balanza con 0.1[grs.] de
sensibilidad 3. Probeta de 500 [c.c.] 4. Cronmetro 5. Pisn para
compactar
-
4. PROCEDIMIENTO PREPARACIN DE LA MUESTRA:
1. La muestra se prepara sobre la fraccin inferior a 2 [mm.] 2.
La muestra se prepara en el molde, compactando el espcimen de
arcilla
de 38 [mm.] de longitud, con un contenido de agua cercano al
lmite plstico (L.P.) obteniendo el 90 al 95% del Proctor estndar,
compactando 5 capas con 16 golpes/capa con un pisn de 340 [grs.] su
densidad mxima, se deben hacer pruebas variando el contenido de
agua en la compactacin.
3. La virola de plstico o metlica se hinca manualmente en la
extremidad superior de la muestra. Mediante una aguja rgida de
acero de dimetro 1 [mm.] se practica un agujero en la muestra.
4. Despus de la preparacin de la muestra y su colocacin al
aparato de ensayo se somete a un escurrimiento axial sucesivamente
bajo una carga de agua de 5, 18, 38 y 92 [cm.]; cada intervalo
deber mantenerse durante un periodo que vara de 5 a 10 min. Sin
interrupcin se mide el caudal mediante un cronometro a unas
probetas de vidrio de 50 a 100 [ml.] donde se anotar la hora
observando el color del agua mirando por la parte de frente.
5. La carga inicial de 5 [cm.] en la ausencia de escurrimiento
debido especialmente a la obturacin del agujero, se destapa el
agujero, este problema se presenta raras veces.
6. Los resultados obtenidos se verifican segn la tabla de
Identificacin de Suelos Dispersivos.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6. CALCULO
Los resultados son evaluados en base a: 1. Apariencia del agua
2. Grado de flujo 3. Apariencia final del agujero punzado en el
espcimen o cuerpo de prueba
compactada Segn a estas caractersticas se han clasificado los
suelos segn las siguientes categoras:
D1 = Suelo muy dispersivo D2 = Suelo Dispersivo ND4 = Suelo
Intermedio ND3 = Suelo Intermedio ND2 = Suelo resistente a la
erosin ND1 = Suelo muy resistente a la erosin
-
7. CUESTIONARIO
1. A qu tipo de suelo se denomina dispersivo? 2. Qu valores
clasifica a un suelo D2 por la coloracin, caudal y dimetro del
agujero?
-
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LABORATORIO DE SUELOS Ensayo S-21 DETERMINACION DE LA
PERMEABILIDAD
AASHTO: Ensayo T 215 ASTM: Ensayo D 2434
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
El coeficiente de permeabilidad K depende del tamao y forma de
los granos que componen el suelo, de su relacin de vacos, del
contenido de materia orgnica y de la temperatura. Siendo este
coeficiente distinto para cada tipo de suelo, es necesario
determinarlo, experimentalmente, mediante pruebas de permeabilidad,
para cada suelo en particular. Con el objeto de establecer una base
de comparacin, es conveniente expresar el coeficiente de
permeabilidad refirindolo a la temperatura de 20 C si se conoce el
valor de K, a cualquier temperatura T, su valor a 20 C ser:
2. COMPETENCIAS.-
El estudiante aplicara los conocimientos tericos de Darcy
estableci la ley que rige el flujo del agua a travs de los suelos,
expresando como sigue:
Q = K* i * A
Donde: Q = Gasto que pasa a travs de la muestra del suelo K =
Coeficiente de permeabilidad i = Gradiente hidrulico A = rea de la
seccin transversal de la muestra.
ttK
V
VK
20
20
Donde: K = Coeficiente de permeabilidad V = Viscosidad del
agua
La permeabilidad de un suelo se puede determinar directamente en
el terreno o bien en el laboratorio utilizando muestras
representativas de este. A continuacin se describen los mtodos
seguidos en el laboratorio
-
3.- EQUIPOS
1. Permemetro de lucita: Dimetro interior de 5 cm., longitud de
20 cm. Dispositivo para desaguar el exceso de agua en el
aparato
2. Tanque de abastecimiento de agua 3. Recipiente de descarga 4.
Probeta graduada. 5. Termmetro. 6. Cronmetro. 7. Tapn de hule
perforado 8. Pisn metlico de 4 cm. de dimetro y 30 gr. de peso 9.
Malla de No.100 10. Balanza de 2 Kg. de capacidad y 0.10 de gr. de
sensibilidad
4.- PROCEDIMIENTO Las pruebas de laboratorio se ejecutan
utilizando aparatos especiales llamados permemetros que pueden ser
de carga constante o de carga variable. Las pruebas deben
efectuarse a una temperatura lo mas constante posible.
4.1. PRUEBAS DE PERMEMETRO DE CARGA CONSTANTE
Este permemetro se utiliza para suelos relativamente permeables
tales como grava, arena, y mezclas de arena y grava. Los
coeficientes de permeabilidad para esta clase de suelos varan entre
100 y 0.001 (cm. / seg). El procedimiento consiste en someter la
muestra del suelo a un escurrimiento de agua bajo una carga
constante. Es necesario conocer el rea de la seccin transversal de
la muestra, su longitud, la carga a que esta sometida y la
temperatura del agua.
-
1. Se mide el dimetro promedio del permemetro y se determina su
rea. Es conveniente hacer esta operacin una sola vez y conservar el
dato para cada vez que se utilice el permemetro.
2. Se coloca la malla en el extremo inferior del permemetro y se
pesa este. 3. El material de la muestra seca se coloca en capas de
1 cm. de espesor,
apisonando cada capa con un nmero variable de golpes a fin de
que la muestra quede uniformemente compactada en todo su espesor.
La primera capa se apisona con 10 golpes dejando caer el pisn de
una altura de 4 cm. la segunda capa se apisona con 14 golpes, la
tercera con 18 y as sucesivamente, conservando en todas la misma
altura de cada (4 cm.).
4. Se pesa el permemetro con la muestra compactada; este peso
menos el peso del permemetro vaco es el peso de la muestra. Se mide
la longitud total de la muestra (L).
5. Se satura la muestra por capilaridad sumergindola lentamente
en un recipiente con agua destilada, procurando que el nivel de la
lnea de saturacin quede arriba del nivel de agua del recipiente,
con objeto de que la saturacin se efectu exclusivamente por la
capilaridad y la expulsin del aire de la muestra sea ms efectiva.
Al terminar de saturar la muestra se permite que el agua del
recipiente quede arriba del nivel superior de la muestra e
inmediatamente se coloca el permemetro en posicin de prueba
agregndole agua por la parte superior. La parte inferior del
permemetro debe quedar sumergida dentro de un recipiente que fijara
el nivel de descarga. Se deja escurrir el agua por espacio de 15
minutos a fin de establecer el rgimen y una vez logrado esto, se
procede a hacer las mediciones.
6. Se recoge el agua vertida por el recipiente de descarga
durante un tiempo medio t en una probeta graduada.
7. Durante la prueba, se mide y registra la distancia entre el
nivel superior del agua y el dispositivo que proporciona la carga
constante y el nivel del agua en el recipiente de descarga. Esta
distancia "b" es la carga bajo el cual se produce la filtracin. Se
toma igualmente la temperatura del agua.
Procedimiento para gravas
1. Para materiales gruesos, puede usarse un permemetro de mayor
dimetro, el procedimiento de la prueba es semejante al descrito
anteriormente para los suelos finos.
2. La medicin de la carga en un permemetro de este tipo y el
clculo de la permeabilidad se efectan en la forma indicada
anteriormente.
4.2. PRUEBAS DE PERMEMETRO DE CARGA VARIABLE
Esta prueba se utiliza para determinar el coeficiente de
permeabilidad de suelos relativamente impermeables, tales como
arenas muy finas, mezclas de arena y limo, mezclas de arena, limo y
arcilla. El coeficiente de permeabilidad para estos suelos varia
entre 10-3 (0.001) cm. /seg. y 10-9 cm. /seg.
-
Para determinar el coeficiente de permeabilidad menores de
10-3cm. /seg. se requiere que el operador tenga amplia experiencia
en esta clase de pruebas. Es necesario que la prueba se haga con
agua destilada y sin aire. El agua des-aireada se obtiene
calentando el agua destilada (sin aire) ligeramente y haciendo
pasar por un tubo al vaco. El aparato es un permemetro como el
aparato de carga constante, al cual se le agrega un tubo de vidrio
(piezomtrico) que sirve para medir las cargas que actan sobre la
muestra y los volmenes de agua que se filtran a travs de esta. Con
el fin de conocer con precisin el rea interior del piezmetro, se
vierte dentro de el una cantidad de agua conocida, se mide la
longitud del tubo que se llen con ella; dividiendo el volumen
vertido por dicha longitud se obtiene el rea interior media del
tubo. El dimetro de piezmetro se elegir de acuerdo con el orden de
magnitud de la permeabilidad del suelo que se va ha ensayar.
1. Permemetro de lucita: Dimetro interior 5 cm., y longitud 10
cm. 2. Tapn de hule y piezmetro calibrado. 3. Dispositivo de
compactacin. 4. Tapn de madera para apoyar la muestra mientras es
compactada 5. Pisn metlico de 4 cm. de dimetro y 500 gr. de peso.
6. Cronmetro. 7. Termmetro 8. Mallas de No.100
Tctica
1. Se mide el dimetro interior del permemetro y se anota en el
registro. 2. Se compacta el material ligeramente hmedo con el pisn
dando golpes en
la forma indicada en el procedimiento de carga constante. Para
evitar que el permemetro se mueva, es conveniente colocarlo en el
dispositivo de compactacin.
3. Se coloca el permemetro en el recipiente donde se va a hacer
la prueba, teniendo el cuidado de que no queden burbujas de aire
bajo el mismo. Es conveniente tener un volumen grande de agua para
que la variacin de temperatura en el permemetro sea mnima.
4. Una vez que la base del permemetro este dentro del agua, se
tapa dejando el piezmetro como escape de aire. Se deja en el
recipiente hasta que el agua empiece a aparecer en la superficie
superior de la muestra.
5. Una vez que haya aparecido el agua en la parte superior de la
muestra se llena la parte superior del permemetro con agua y arena
gruesa (retenida en la malla 20), teniendo el cuidado de eliminar
las burbujas de aire de la mezcla.
6. Se permite el flujo del agua a lo largo del tubo dos o tres
veces, sin dejar que el nivel de ella baje tanto que permita la
entrada de aire al permemetro.
7. Se hacen tres marcas en el piezmetro y se miden
cuidadosamente las distancias entre ellas y el nivel libre del agua
en el recipiente. Este nivel se
-
debe mantener constante con un vertedor. La distancia entre las
marcas varia entre 5 y 25 cm. dependiendo de la permeabilidad del
material.
8. Se mide y se anota el tiempo que el nivel del agua tarda en
pasar de una marca a la otra. Para esto una vez lleno el tubo y
cerrada la llave de admisin del agua, se espera que el nivel libre
del agua dentro del tubo coincida con la marca superior, y se pone
en marcha el cronmetro.
9. Inmediatamente despus de poner en marcha el cronmetro, se lee
la temperatura y se anota en el registro.
10. Se lee el cronmetro cuando el agua pasa por la segunda marca
y se anota en el registro el tiempo transcurrido. Inmediatamente
despus, se vuelve a leer la temperatura anotando en el registro.
Las observaciones deben repetirse hasta obtener resultados
concordantes. El tiempo que tarda el agua en pasar de una marca a
otra puede variar de fracciones de minutos a horas.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos 6.-CALCULOS Para
encontrar el coeficiente de permeabilidad para Carga Constante, se
aplica la siguiente frmula:
Aht
QLK
Donde: Q = Volumen medido L = La longitud de la muestra A = El
rea de la seccin transversal de la muestra h = La carga bajo la
cual se produce la filtracin t = El tiempo en el cual se efectu la
prueba.
Se calcula el valor del coeficiente de permeabilidad a la
temperatura de 20 C por medio de la frmula:
ttK
V
VK
20
20
Se repite el proceso anteriormente descrito hasta encontrar una
concordancia satisfactoria en los resultados.
Se determina la relacin de vacos "e" de la muestra con la
frmula:
Ws
WsVG
Vs
Vve
Ct
*
-
Donde: Vv = El volumen de vacos de la muestra de suelo Vs = El
volumen de slidos Vt = El volumen total G = Gravedad especfica Ws =
El peso de los slidos
El coeficiente de permeabilidad para Carga Variable se calcula
mediante la frmula:
2
1ln*H
H
tA
aLKt
Dnde: Kt = Coeficiente de permeabilidad a una temperatura t, en
cm. /seg. L = Longitud de la muestra en cm. A = rea de la seccin
transversal de la muestra en centmetros cuadrados. a = rea del tubo
de vidrio (piezmetro) en centmetros cuadrados. t = Tiempo
transcurrido en seg. H1 = Altura inicial del agua en el piezmetro,
en cm. H2 = Altura final del agua en el piezmetro, en cm. ln N =
2.3*log10N
N = H1/ H2 ln = logaritmo natural 7. CUESTIONARIO
1. Cuntos mtodos conoce y para que sirve el ensayo? 2. Describir
objetivamente el mtodo que mas conozca 3. Que diferencia existe
entre el coeficiente de permeabilidad y la capilaridad
del suelo? 4. Describa a los suelos permeables e impermeables 5.
Cuntos metros de altura representa una columna de agua = 1
[Kg./cm2]? 6. En un ensayo de permeabilidad se tiene los siguientes
datos :
Muestra de arena de 25 cm. De longitud y 30 cm2 de rea
-
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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL
LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo S-23 RESISTENCIA A LA RUPTURA DEL
SUELO MTODO DEL
PENETRMETRO DE BOLSILLO ASTM: D-1558 ASTM D-1558
1.-CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
La utilizacin de ensayos in situ nos permite determinar de forma
directa parmetros de
resistencia del suelo, mediante la utilizacin de un penetro
metro de bolsillo.
2. COMPETENCIAS.-
El estudiante determinara el valor de la resistencia a ruptura
en los suelos con muestras finas inalteradas.
3. EQUIPO
Penetrmetro de Bolsillo Horno con control termosttico regulada a
110C Balanzas
-
4. PROCEDIMIENTO
1. Baje el anillo rojo hasta el fondo del penetrmetro, es decir
hasta la escala ms baja.
2. Tmese la muestra y el penetrmetro y empuje el pistn con
presin dentro del suelo hasta la marca indicada por medio de una
ranura alrededor del pistn.
3. Lase el esfuerzo de ruptura a compresin axial no confinada,
directamente en [Kg./cm2] en la parte baja del anillo rojo
siguiendo el orden de crecimiento de la escala.
5.- TIEMPO DE DURACION DE LA PRCTICA El tiempo necesario para
efectuar la prctica es de 2 periodos acadmicos
6. CLCULOS
Haciendo un promedio de varias penetraciones se determina el
valor de la resistencia del suelo
7. CUESTIONARIO
1. Qu clases de suelos es recomendable el uso del Penetrmetro de
Bolsillo? 2. Los resultados que se obtienen del penetrmetro en qu
unidades estn?