Muestreo-estructura-terreas y Metodos de Prueba Nmx-c-416

ORGANISMO NACIONAL DE NORMALIZACION Y

CERTIFICACION DE LA CONSTRUCCION Y EDIFICACION, S.C

NORMA MEXICANA

NMX-C-ONNCCE-2003

“INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION – MUESTREO DE ESTRUCTURAS

TERREAS Y METODOS DE PRUEBA”

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPASUNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPASFACULTAD DE INGENIERÍA ARTURO NARRO FACULTAD DE INGENIERÍA ARTURO NARRO

SILLERSILLER

DEPARTAMENTO DE LABORATORIOSDEPARTAMENTO DE LABORATORIOS

CENTRO UNIVERSITARIO TAMPICO-MADEROCENTRO UNIVERSITARIO TAMPICO-MADERO

TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59INDICE

0 PREFACIO …………………………………………………………………………………………..2

1. OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN…………………………………………………………7

2. PROCEDIMIENTO DE MUESTREOS E IDENTIFICACION DE MUESTRAS…………...….7

2.1. Resumen del procedimiento………………………………………………………………………...7

2.2. Referencias……………………………………………………………………………………………8

2.3. Definiciones…………………………………………………………………………………………..8

2.4. Equipos aparatos e instrumentos………………………………………………………......……….8

2.5. Materiales auxiliares………………………………………………………………………………....9

2.6. Preparación y acondicionamiento de la muestra...………………………………….…..……….10

3. PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DE LAS MUETRAS EN

LABORATORIO ………………………………………………………… …………………………16

3.1. Resumen del procedimiento………………………………………………………………………...16

3.2. Referencias……………………………………………………………………………………………17

3.3. Definiciones…………………………………………………………………………………………...17

3.4. Equipo, aparatos e instrumentos……………………………………………………………………17

3.5. Materiales auxiliares………………………………………………………………………………....18

3.6. Condiciones ambientales………………………………………………………………..................18

3.7. Procedimientos……………………………………………………………………………………….18

4. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL CONTENIDO DE AGUA EN MATERIALES TERREOS…………………………………………………………………………………22

4.1. Resumen de método…………………………………………………………………………………22

4.2. Referencias……………………………………………………………………………………………23

4.3. Definiciones…………………………………………………………………………………………...23

4.4. Equipo, aparatos e instrumentos…………………………………………………………………..23

4.5. Materiales auxiliares………………………………………………………………………………….24

4.6. Preparación y acondicionamiento de las muestras……………………………………………….24

4.7. Procedimiento…..……………………………………………………………………………………25

4.8. Cálculos……………………………………………………………………………………………….25

4.9. Precisión………………………………………………………………………………………………26

4.10. Informe de la prueba………………………………………………………………………………..26

5. METODO DE PRUEBA PARA DETERMINAR EL ANALISIS

GRANULOMETRICO……………………………………………………………………………….26

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 595.1. Resumen del método………………………………………………………………………………..26

5.2. Referencias…………………………………………………………………………………………..27

5.3. Definiciones………………………………………………………………………………………….27


5.5. Materiales auxiliares…………………………………………………………………………………28

5.6. Preparación y acondicionamiento de las muestras………………………………………………28

5.7. Condiciones ambientales…………………………………………………………………………...29

5.8. Procedimiento……………………………………………………………………………………….29

5.9. Cálculos………………………………………………………………………………………………32

5.10. Precisión………………………………………………………………………………………………33

5.11. Informe……………………………………………………………………………………………….33

6. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LOS LIMITES DE

CONSISTENCIA…………………………………………………………………………………….33

6.1. Resumen de método………………………………………………………………………………..33

6.2. Referencias…………………………………………………………………………………………..34

6.3. Definiciones………………………………………………………………………………………….34


6.5. Materiales auxiliares………………………………………………………………………………..37

6.6. Muestreo, preparación y acondicionamiento de las muestras………………………………….37

6.7. condiciones ambientales……………………………………………………………………………38

6.8. Procedimientos……………………………………………………………………………………..38

6.9. Cálculos………………………………………………………………………………………………43

6.10. Precisión……………………………………………………………………………………………..46

6.11. Informe……………………………………………………………………………………………….46

7. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LA CONTRACCION

LINEAL………………………………………………………………………………………………48

7.1. Resumen del método……………………………………………………………………………….48

7.2. Referencias………………………………………………………………………………………….48

7.3. Definiciones………………………………………………………………………………………….48

7.4. Equipo, aparatos e instrumentos………………………………………………………………….48

7.5. materiales auxiliares………………………………………………………………………………..49

7.6. Toma de muestras………………………………………………………………………………….49

7.7. Condiciones ambientales………………………………………………………………………….49

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 597.8. Procedimientos…………………………………………………………………………………….49

7.9. Cálculos……………………………………………………………………………………………..49

7.10. Precisión…………………………………………………………………………………………….50

7.11. Informe……………………………………………………………………………………………….50

8. METODO DE PRUEBA PARA DETERMINAR LA MASA ESPECIFICA DE LOS

SUELOS………………………………………………………………………………………………51

8.1. Resumen del método………………………………………………………………………………..51

8.2. Referencias…………………………………………………………………………………………..51

8.3. Definiciones………………………………………………………………………………………….51


8.5. Materiales auxiliares…………………………………………………………………………………57

8.6. Preparación y acondicionamiento de las muestras………………………………………………58

8.7. Condiciones ambientales…………………………………………………………………………...59

8.8. Procedimiento……………………………………………………………………………………….59

8.9. Calculo……………………………………………………………………………………………….64

8.10. Precisión……………………………………………………………………………………………66

8.11. Informe……………………………………………………………………………………………..66

8.12. Bibliografía………………………………………………………………………………………….66

8.13. Apéndice informativo………………………………………………………………………………66

9. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE MASA VOLUMETRICA SUELTA SECA, MAXIMA Y CONTENIDO OPTIMO DE AGUA……………………………………………….67

9.1. Objetivo……………………………………………………………………………………………….67

9.2. Campo de aplicación……………………………………………………………………………….67

9.3. Referencias…………………………………………………………………………………………67

9.4. Definiciones…………………………………………………………………………………………68

9.5. Equipo………………………………………………………………………………………………..68

9.6. materiales auxiliares………………………………………………………………………………..69

9.7. Muestras…………………………………………………………………………………………….69

9.8. Condiciones ambientales…………………………………………………………………………..70

9.9. Procedimiento……………………………………………………………………………………….70

9.10. Cálculos………………………………………………………………………………………………73

9.11. Precisión……………………………………………………………………………………………..75

9.12. Informe……………………………………………………………………………………………….75

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 599.13. Bibliografía…………………………………………………………………………………………..75

9.14. Apéndice…………………………………………………………………………………………….75

10. METODO DE PRUEBA PARA EL VALOR RELATIVO DE SOPORTE………………………77

10.1. Objetivo……………………………………………………………………………………………….77

10.2. Campo de aplicación……………………………………………………………………………….77

10.3. Resumen del método………………………………………………………………………………77

10.4. Referencias………………………………………………………………………………………….78

10.5. Equipo para determinar el vrs mediante la prueba porter estándar…………………………...78

10.6. Muestra…………………………………………………………………………………………….82

10.7. Condiciones ambientales………………………………………………………………………….83

10.8. Procedimiento………………………………………………………………………………………83

10.9. Calculo……………………………………………………………………………………………..99

10.10. Precisión…………………………………………………………………………………………..100

10.11. Informe…………………………………………………………………………………………….100

10.12. Bibliografía…………………………………………………………………………………………100

11. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LA EXPANSIÓN EN LA PRUEBA DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE………………………………………………………………101

11.1. objetivo y campo de aplicación………………………………………………………………….101

11.2. Referencias………………………………………………………………………………………..101

11.3. Definiciones………………………………………………………………………………………..101

11.4. Equipo……………………………………………………………………………………………...101

11.5. Muestra…………………………………………………………………………………………….101

11.6. Procedimiento……………………………………………………………………………………101

11.7. Calculo……………………………………………………………………………………………102

11.8. Precisión………………………………………………………………………………………….102

11.9. Informe…………………………………………………………………………………………….102

12. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL EQUIVALENTE DE ARENA EN SUELOS Y AGREGADOS FINOS……………………………………………………………………..102

12.1. Objetivo…………………………………………………………………………………………….102

12.2. Campo de aplicación……………………………………………………………………………..102

12.3. Referencias………………………………………………………………………………………..102

12.4. Definiciones………………………………………………………………………………………103

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59

12.5. Equipo……………………………………………………………………………………………103

12.6. materiales auxiliares……………………………………………………………………………..105

12.7. Muestras…………………………………………………………………………………………..106

12.8. Procedimiento……………………………………………………………………………………106

12.9. Cálculos……………………………………………………………………………………………109

12.10. Precisión…………………………………………………………………………………………..110

12.11. Informe…………………………………………………………………………………………….110

12.12. Bibliografía………………………………………………………………………………………..110

12.13. Apéndice…………………………………………………………………………………………..110

13. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL VALOR CEMENTANTE EN SUELOS…………………………………………………………………………………………………..111

13.1. Objetivo……………………………………………………………………………………………111


13.3. Referencias...……………………………………………………………………………………..112

13.4. Definiciones……………………………………………………………………………………….112

13.5. Equipo……………………………………………………………………………………………..112

13.6. Muestra…………………………………………………………………………………...............114

13.7. Procedimiento……………………………………………………………………………………..114

13.8. Calculo……………………………………………………………………………..………………115

13.9. Precisión…………………………………………………………………………………………..115

13.10. Informe……………………………………………………………………………………………115

13.11. Informe……………………………………………………………………………………………115

13.12. Apéndice………………………………………………………………………………………….115

14. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE VARIACION VOLUMETRICA…………………………………………………………………………..116

14.1. Objetivo…………………………………………………………………………………………….116


14.3. Referencias………………………………………………………………………………………..116

14.4. Definiciones……………………………………………………………………………………….116

14.5. Equipo……………………………………………………………………………………………..116

14.6. materiales auxiliares……………………………………………………………………………..117

14.7. Muestras…………………………………………………………………………………………..117

14.8. Procedimiento…………………………………………………………………………………….117

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59

14.9. Calculo……………………………………………………………………………………………120

14.10. Precisión………………………………………………………………………………………….120

14.11. Informe……………………………………………………………………………………………..121

14.12. Bibliografía…………………………………………………………………………………………121

14.13. Apéndice…………………………………………………………………………………………...121

15. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE COMPACTACION EN EL LUGAR...........................................................................................................................................121

15.1. Objetivo…………………………………………………………………………………………….121

15.2. Campo de aplicación…………………………………………………………………………….122

15.3. Referencias……………………………………………………………………………………….122

15.4. Definiciones……………………………………………………………………………………….122

15.5. Equipo……………………………………………………………………………………………..125

15.6. Materiales auxiliares……………………………………………………………………………..128

15.7. Muestras………………………………………………………………………………………….128

15.8. Procedimiento…………………………………………………………………………………….134

15.9. Calculo…………………………………………………………………………………………….140

15.10 precisión……………………………………………………………………………………………148

15.11. Informe…………………………………………………………………………………………….148

15.12. Bibliografía………………………………………………………………………………………..149

16. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES…………………….................150

A. APENDICE INFORMATIVO………………………………………………………………….150

1. OBJETIVO CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma mexicana describe los procesos de muestreo y los métodos de prueba necesarios para determinar las características y propiedades de los materiales que conforman las estructuras terreas a fin de realizar investigación, diseño, construcción muestreo y control de calidad.

2. PROCEDIMIENTO DE MUESTREO, IDENTIFICACIÓN Y PREPARACION DE MUESTRAS EN CAMPO

2.1. Resumen del procedimiento

Este capítulo trata lo referente a la obtención, envase, identificación, transporte y preparación de las muestras de suelo y roca en campo, para construcción de una estructura terrea o bien del material que forma ya parte de la misma.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59En las estructuras terreas formadas, en formación o para proyectos de ingeniería, la muestra obtenida debe ser representativa del conjunto.

2.2. Referencias

Este capítulo, se complementa con la siguiente norma mexicana vigente:

NMX-B-231 Cribas para la clasificación de materiales granulares

2.3. Definiciones

2.3.1. Muestra representativa

Porción reducida de material obtenida de un volumen mayor y que conserva las mismas características de este.

2.3.2. Muestra inalterada

Es aquella en la que se conserva la estructura, contenido de vacios y el contenido de agua que tiene el suelo en el lugar de donde se obtenga.

Esta, puede ser obtenida mediante tubo muestreador de pared delgada o labrando una porción prismática extraída y transportada con los cuidados necesarios para conservar estas condiciones en todo momento.

2.3.3. Muestra alterada

Es aquella que está construida por el material disgregado o fragmento en la que no se requiere conservar las características de estructura, relación de vacios y contenido de agua. En algunas ocasiones conviene conocer el contenido de agua original del suelo, para lo cual la muestra se envasa herméticamente, esta puede ser obtenida mediante pasteadora, tubo liso, tubo partido, pico y pala o equipo mayor.

2.4. Equipo aparatos e instrumentos

Para la realización de actividades de muestreo e identificación de muestras se utiliza lo siguiente:

2.4.1. Pala

2.4.2. Pico

2.4.3. Barreta

2.4.4. Piolet

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59

2.4.5. Cuchillo

2.4.6. Espátula

2.4.7. Cuchara de albañil

2.4.8. Machete

2.4.9. Arco de segueta con alambre de acero

2.4.10. Estufa o lámpara para secado

2.4.11. Cinta métrica de lienzo de 20m

2.4.12. Flexometro

2.4.13. Barrena helicoidal

2.4.14. Tubo galvanizado para extensiones

2.4.15. Llave stillson

2.4.16. Posteadora

2.4.17. Tubo de pared delgada para muestreo profundo y semiprofundo

2.4.18. Mazo de madera con peso aproximado de 1 kg de forma prismática.

2.4.19. Mallas con tamiz de abertura cuadrada números: 100 mm; 75 mm; 50 mm; 4,75 mm

2.4.20. Bascula de capacidad mínima de 120 kg con aproximación de 10 g.

2.5. Materiales auxiliares

2.5.1. Brocha

2.5.2. Manta de cielo

2.5.3. Brea

2.5.4. Parafina

2.5.5. Caja de madera

2.5.6. Bolsa de lona ahulada o de algún material que resista para contener la muestra y que garantice el no perder parte de la muestra contenida en su interior

2.5.7. Cepillo de cerdas

2.5.8. Vaso de aluminio de 1 L de capacidad

2.5.9. Charola metálica de 40 cm x 60 cm x 10 cm mínimo

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 592.6. Preparación y acondicionamiento de las muestras

Es condición indispensable que las muestras que se obtengan de las capas construidas artificialmente o de los depósitos naturales de materiales térreos que van a utilizarse en la construcción de una estructura sea verdaderamente representativa del material de que se trate. Se distingue los siguientes casos:

2.6.1. Muestreo de fragmento de roca

Este se efectúa solamente cuando se requiere determinar algunas de las características físicas de estos materiales para fines de identificación y clasificación. Cuando se trate de fragmentos chicos, para su muestreo se pueden seguir criterios similares a los que se aplican en los suelos con fragmentos medianos, fragmentos grandes o formación de rocas.

2.6.2. Muestras inalteradas

2.6.2.1. Las muestras inalteradas se obtienen de suelos finos que puedan labrarse sin que se disgreguen, estas pueden efectuarse en el piso o en las paredes de una excavación, en la superficie del terreno natural o en la de una terracería. La excavación para obtener la muestra debe ser de dimensiones tales que permitan las operaciones de labrado y extracción de la misma, así como cuando se usa tubo muestreador de la pared delgada sin dificultad.

2.6.2.2. si la muestra va hacer obtenida del piso por medio de una excavación o de una superficie prácticamente horizontal, se marca un cuadro de 20 cm o hasta 40 cm por lado aproximadamente y se identifica la muestra en esa cara, con el objeto de labrar un cubo en el suelo de las dimensiones mencionadas, se excava alrededor de las marcas con la herramienta apropiada, sin dañar la estructura del material de la muestra ya sea por presión o por impacto; se profundiza lo necesario para poder efectuar un corte horizontal en la parte inferior de la muestra.

Inmediatamente después de haber realizado dicho corte y sin levantar la muestra, se cubre esta con manta de cielo recién embebida de una mezcla previamente preparada de 4 partes de parafina por una parte de brea licuadas por medio de calor; la manta así preparada debe quedar bien adherida a la muestra, es conveniente ir cubriendo las caras expuestas, con el material mencionado. En condiciones donde no se pueda emplear la mezcla de parafina y brea se puede utilizar otro material aprobado por las partes que garantice la estructura, relación de vacios y contenido de agua natural de la muestra.

Una vez protegida las 5 caras descubiertas, se procede a separa la muestra cuidadosamente para no dañar e inmediatamente después, se cubre su cara inferior con una capa de manta de cielo embebida en la mezcla de brea y parafina, en la forma antes descrita. A continuación se aplica con una brocha, otra capa de parafina y brea fundidas aprovechando la temperatura de la

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59mezcla, se fija la tarjeta de identificación en la cara que originalmente estaba en la parte superior de la muestra.

2.6.2.3. Si la muestra va hacer extraída de una pared, se procede a excavar a su alrededor una bóveda, con objeto de facilitar el labrado de las caras superiores y laterales del cubo para poder efectuar el corte horizontal en la parte inferior del mismo. La obtención de la muestra, así como su forma, dimensiones, protección e identificación, deben sujetarse a lo indicado en 2.6.2.2.

2.6.2.4. Una vez extraída y protegida la muestra se coloca en una caja de dimensiones adecuadas y rellenando los espacios libres con aserrín, papel, paja o cualquier otro material similar a fin de amortiguar el efecto de los golpes que pudiera sufrir durante el transporte. En esta operación se deben tomar las precauciones necesarias para que las muestras no sufran perjuicio alguno.

2.6.2.5. Las muestras deben identificarse siempre con 2 tarjetas como se describe en el capitulo 2.6.4.2. De esta norma, de las cuales se coloca una sujeta al exterior del envase y otro en la propia muestra.

2.6.2.6. El numero de muestra se fija en función del tipo de estudio que se esté efectuando y en todos los casos se lleva un registro de los sondeos y de todas las muestras obtenidas en ellos; además, para el estudio de bancos se debe dibujar un croquis del lugar en el que fueron tomadas las muestras, anotando todas las referencias que se consideren necesarias. Se indican, para cada sondeo, las capas o estratos atravesados por este, con su clasificación correspondiente, formando así un perfil estratigráfico. En el caso de aparecer el nivel freático en el sondeo, se debe anotar su profundidad.

2.6.3. Muestras alteradas

Existen tres tipos de muestras alteradas, las cuales se clasifican en:

2.6.3.1. Superficiales

Son cuando se toman a una profundidad de 1 m en cuyo caso, la muestra debe estar constituida por todo el material extraído en la excavación. Este es el tipo de muestreo está indicado para los préstamos laterales, en el que el material va hacer extraído con escrepas.

2.6.3.2. Profundas

Cuando se excava de 1 m. para obtener esta muestra es necesario excavar un pozo a cielo abierto y muestrear cada estrato en una de las paredes del pozo en la forma que se indica en el párrafo 2.6.3.3. De este mismo capítulo o bien, obtener la muestra o muestras del material que se extraigan al hacer una perforación con las herramientas especiales a que ya se hizo referencia. Este tipo de muestreo es el que común mente se emplea para definir el perfil de suelo en estudio de los bancos de préstamo, para el proyecto de una obra vial.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 592.6.3.3. Laterales o frontales

Estas son tomadas de la pared del frente de explotación, como en el caso de los cortes o bancos explotados con pala mecánica, en los que deben hacerse un canal vertical de sección transversal uniforme, que abarque todas las capas o estratos y todo el material extraído del canal, que debe recogerse en una balsa de lona y que es el que constituya la muestra.

2.6.4. Obtención de las muestras alteradas

Las muestras alteradas pueden obtenerse de una excavación o de un frente, ya sea del corte o banco de préstamo o bien, de perforaciones hechas con herramientas especiales, tales como posteadoras, brocas, tubos muestreadores, etc., y deben ser representativas de cada capa que se atraviese, hasta llegar a una profundidad que corresponda al nivel más bajo de la explotación o aquel al cual sea necesario extender el estudio. En el caso de capas ya construidas la cantidad mínima de muestra individual necesaria para realizar los ensayes completos del material es de 40 kg. Si la muestra excediera de ese valor se procede a un cuarteo, según se indica en 3.7.1.3. Del capítulo 3 (preparación de muestra).

En ocasiones, puede ser necesario tomar muestras individuales de cada estrato que atraviesa el canal, si se tuvieran dudas de que la calidad del material de algunos de los estratos no fuera la adecuada para ser empleada en la construcción de las capas de una obra vial. Para completar el estudio del banco o del corte, el muestreo de frente de ataque debe complementarse con sondeos de la parte no explotada, que sirven para definir tanto la capacidad, como las zonas aprovechables del mismo.

2.6.4.1. El distanciamiento de los sondeos y el número de muestras que se tomen deben de estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de estudio de que se trate. En suelos que presenten pocas variaciones en sus características, el espaciamiento de los sondeos es mayor que en los suelos heterogéneos.

Igualmente en los estudios preliminares el espaciamiento es mayor que en los estudios definitivos. Se recomienda que en prestamos laterales continuos y en materiales homogéneos los sondeos no se hagan a distancias mayores de 100 m y a una profundidad suficiente para poder definir el piso de explotación; en el caso de bancos de préstamo en material homogéneo, conviene hacer un sondeo por cada 1 600 m² de superficie, preferentemente formando una cuadricula y a una profundidad no menor de la que se considera que puede fijar el piso de explotación; en el caso de cortes que no han sido atacados, se recomienda hacer 3 pares de sondeos en el sentido del cadenamiento, que abarquen el ancho de la terracería.

Si se observa heterogeneidad del material o discordancia en los estratos, debe hacerse sondeos intermedios, en el sentido del cadenamiento, procurando profundizarlos hasta la subrasante.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 592.6.4.2. las muestras deben identificarse siempre con 2 tarjetas, una sujeta al exterior del envase y otra en la propia muestra, se sugiere que dichas etiquetas contengan como mínimo los siguientes datos claramente escritos:

- Nombre de la obra

- Localización de la obra

- Fecha del muestreo

- Numero del sondeo

- Ubicación del pozo o sondeo

- Número de la muestra

- Profundidad a que se tomo la muestra

- Espesor del estrato correspondiente

- Clasificación de campo

- Uso del material

- Nombre del operador que tomo la muestra

- Nombre o razón social de la empresa que tomo la muestra

- Observaciones

En una libreta de campo se debe llevar un registro de las muestras y, además, se debe dibujar un croquis del banco, corte y préstamo lateral, en el que se indique los sitios en los que fueron tomadas las muestras, haciendo las referencias que fueren necesarias. Se debe anotar para cada sondeo, las capas o estratos atravesados por este, así como la clasificación que corresponde al material de la muestra.

2.6.4.3. Las muestras alteradas deben envasarse en costales de lona de un tejido lo suficiente mente cerrado, para que impida la perdida de material fino, amarrando la boca del costal firmemente con un cordel. Durante su transporte al laboratorio, se deben tomar las precauciones necesarias para que las muestras, principalmente las inalteradas no sufran perjuicio alguno.

2.6.5. Identificación de las muestras de fragmento de roca

La identificación de los fragmentos de roca se lleva acabo considerando su tamaño, forma, textura y grado de alteración.

Los suelos pueden identificarse en laboratorio mediante las pruebas de granulometría y limites de consistencia de acuerdo a lo establecido en el capítulo 5 y capitulo 6, de esta misma norma mexicana.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59Los materiales constituidos por mezclas de fragmentos de roca y suelos, deben previamente separarse en fracciones para efectuar su clasificación tomando como base la malla 75,0 mm (3”)

2.6.5.1. La identificación de los fragmentos de roca se hace tomando en cuenta su mayor dimensión como se indica a continuación:

Fragmentos comprendidos entre 2,0 m y 750 mm

Fragmentos comprendidos entre 750 mm y 200 mm

Fragmentos comprendidos entre 200 mm y 75 mm

2.6.5.2. Se determinan en forma aproximada los porcentajes de cada uno de los grupos de fragmentos mencionados con relación al volumen total (Vt).

2.6.5.3. Se estiman los fragmentos de las diferentes fracciones, la forma, angularidad, textura de la superficie, y grado de alteración, utilizando para describirlos los siguientes términos cualitativos:

La forma se indica si es equidimensional, alargada y lajeada o en forma de aguja.

Las aristas se designan como redondeadas, sobredondeadas, subangulosas o angulosas.

La textura de la superficie se clasifica como lisa, rugosa o muy rugosa. Cuando los fragmentos sean francamente porosos se hace notar también esta característica.

En cuanto al grado de alteración, los fragmentos se describen como sanos, alterados o muy alterados.

2.6.5.4. La identificación aproximada de los suelos así como su descripción o clasificación adecuada del suelo, pueden emplearse estimaciones preliminares de las cantidades estimadas en porciento de los materiales granulares, forma, tamaño y graduación (granulometría), en fracciones finas, limo y arcilla, así como olor color en estado seco y húmedo, además de describir si se encuentran oquedades, fisuras, grietas, raíces, etc., además de las características de la fracción fina que se puede obtener mediante las pruebas de dilatancia, tenacidad y resistencia en estado seco, ejecutadas de acuerdo con los procedimientos que se indican a continuación:

2.6.5.4.1. la prueba de granulometría se realiza en la forma descrita en el capítulo 5 de esta norma mexicana, solo que no se determina el tamaño máximo del material ni el porciento de la fracción que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 40).

2.6.5.4.2. La prueba de dilatancia se realiza de la siguiente manera:

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59Se toma una muestra representativa del suelo en cantidad suficiente para obtener mediante cribado, 100 g aproximadamente del material que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 4), en caso en que no sea posible efectuar el cribado anterior se selecciona manualmente el material fino equivalente para realizar la prueba.

De la fracción que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 4), se toma una porción con volumen aproximado de 10 mL, se deposita en la mano, se le agrega agua en cantidad adecuada y se amasa hasta obtener una mezcla de consistencia suave que no presente flujo; si al efectuar esta operación se excede la cantidad de agua agregada, se extiende la mezcla en la mano se forma con ella una capa delgada que permita la perdida por evaporación del exceso de agua.

Una vez obtenida en la mezcla la consistencia deseada, se forma con ella una pastilla, se sujeta suavemente la pastilla en la palma de la mano, contrayendo esta ligeramente, se sacude la pastilla en dirección horizontal, golpeando varias veces y en forma vigorosa la mano que contiene la pastilla contra la otra mano, para provocar la salida de agua a la superficie de la pastilla, lo cual queda de manifiesto cuando dicha superficie toma una apariencia lustrosa; al ocurrir esto, se presiona ligeramente con los dedos para provocar que el agua desaparezca de la superficie y esta pierda su lustre.

Se estima la rapidez con que la superficie de la pastilla toma la apariencia lustrosa al golpear, así como la rapidez con la que desaparece este lustre al presionarla y de acuerdo a lo anterior, se reporta la dilatancia como nula, muy lenta o rápida.

Al efectuarse esta prueba se debe tener especial cuidado de incorporar a la muestra la cantidad de agua adecuada para obtener la consistencia indicada y también de sacudir la pastilla de manera uniforme. Se recomienda no prolongar la prueba más de 5 golpes, si la superficie de la pastilla no toma la apariencia lustrosa.

2.6.5.4.3. La prueba de tenacidad se hace como se indica a continuación:

Se forma una masilla con la fracción de suelo que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 40), siguiendo los procedimientos indicados para la prueba de dilatancia. Se toma un porción de la masilla y se rola con la mano, hasta formar un rollito con diámetro aproximado de 3 mm, se amasa y se vuelve a formar el rollito, repitiendo esta operación varias veces para que la masilla pierda el exceso de agua, hasta que el rollito finalmente se fragmente, lo que indica que el suelo tiene un contenido de agua cercano al límite plástico.

Inmediatamente después se juntan las fracciones del rollito y se amasan ligeramente con los dedos hasta que la masilla se agriete.

Se estima la presión de dicha masilla requiere para el amasado, así como el agrietamiento del rollito, se califica y reporta lo estimado como tenacidad baja, media o alta.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 592.6.5.4.4. La resistencia en estado seco se efectúa como sigue: se forma una masilla con la fracción de suelo que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 40) siguiendo el procedimiento indicado en 2.6.5.4.2.

Se toma una porción de la masilla y se forma manualmente una pastilla de 40 mm de diámetro y 10 mm de espesor aproximadamente, se deja la pastilla en un medio adecuado para que pierda agua, hasta que se considere prácticamente seca; a continuación se rompe y se desmorona con los dedos. Si al romper la pastilla se observa contenido de agua se secan los fragmentos y en seguida se rompen y se desmorona.

Se estima la dificultad que presenta la pastilla al romperse y desmoronarse y se reporta la resistencia en estado seco, como nula, ligera, media, alta o muy alta.

2.6.5.4.5. Con base en los resultados de las pruebas indicadas se clasifican los suelos en forma aproximada, excluyendo las partículas mayores de 76,2 mm (3”) como:

Materiales granulares, partículas de suelo mayores de 0,074 mm:

“grava” es el material comprendido entre 4,74 mm y 76,2 mm además de describir forma, tamaño y graduación.

“arena” es el material comprendido entre 0,074 mm 4,75 mm además de describir forma, tamaño y graduación.

“materiales finos” son las partículas de suelo menores a 0,074 mm:

“limo” son los finos no plásticos. Son inherentemente inestables en presencia de agua y tienen la tendencia a ponerse en solución cuando se saturan.

“arcilla” son los finos plásticos. Tienen baja resistencia a la deformación cuando están húmedos, pero al secarse forman masas cohesiva y duras, las arcillas son virtualmente impermeables, difíciles de compactar cuando esta húmedas e imposibles de drenar por medios ordinarios.

“materia orgánica” es la forma de vegetación parcialmente descompuesta, es el principal constituyente de los suelos turbosos, diferentes cantidades de materia vegetal finamente dividida se encuentra en sedimentos plásticos y no plásticos y a menudo afectan sus propiedades lo suficiente para influir en su clasificación.

3. PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DE LAS MUESTRAS EN LABORATORIO

3.1. Resumen del procedimiento

En este capítulo se trata todo lo referente a la preparación de las muestras de suelo y fragmentos de roca, que pretendan usarse en la construcción de una estructura terrea o bien cuando estos materiales ya se encuentran formando dicha estructura, previos a las pruebas de laboratorio correspondientes.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59Se contemplan principalmente dos tipos de muestras, alteradas e inalteradas, para las muestras alteradas, se contemplan las operaciones de secado, disgregado y cuarteo, cuando alguna de ellas sea necesaria, como se indica en 3.7 de este capítulo de la norma mexicana, para obtener las porciones representativas en condiciones adecuadas para efectuar los ensayes correspondientes. Las muestras inalteradas requieren operación de labrado, la cual se lleva acabo de acuerdo con las pruebas a que vaya a someterse el material, debiendo extremarse las precauciones con objeto de no cambiar su estructura, relación de vacios y contenido de agua.

3.2. Referencias

Este capítulo, se complementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:

NMX B-231 Cribas para clasificación de materiales granulares

NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 procedimiento de muestreo, identificación y preparación de muestras en campo

3.3. Definiciones

3.3.1. Cuarteo

Es la actividad en la cual se obtiene fracciones reducidas de una muestra representativa, conservando la misma característica de esta.

3.3.2. Disgregación

Actividad mediante la cual se elimina los grumos presentes en un material terreo mediante percusiones sobre el mismo, sin fracturar el agregado pétreo.

3.3.3. Secado

Proceso mediante el cual el material disminuye su contenido de agua, mediante calor, hasta obtener masa constante.


Para la preparación de las muestras en laboratorio, se utiliza lo siguiente:

3.4.1. Palas.

3.4.2. Marros.

3.4.3. Cinceles.

3.4.4. Mazo de madera con peso aproximado de 1 kg de forma prismática cuadrangular.

3.4.5. Flexometro.

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3.4.6. Mallas con aberturas cuadradas de 75,0 mm (3”), 50,0 mm (2”), 25,0 mm (1”), 9,5 mm (3/8”), 4,75 mm (N₀. 4).

3.4.7. Cucharon de lámina.

3.4.8. Charolas de lámina.

3.4.9. Estufa de gas.

3.4.10. Bascula de capacidad mínima de 120 kg con aproximación de 10 g.

3.4.11. Horno eléctrico con capacidad de incrementar la temperatura de 313 K a 333 K (40°C a 60°C).

3.4.12. Cuarteado de muestras, con abertura en los ductos separadores de 1,5 veces el tamaño máximo de las partículas de muestra, equipo con tres recipientes para depositar el material separado y un cucharon plano.

3.4.13. Regla de dimensiones adecuadas al volumen por cuartear.


3.5.1 brocha.

3.5.2. Lonas ahuladas de 3 m por lado.

3.5.3. Brea

3.5.4. Parafina

3.5.5. Manta de cielo.

3.5.6. Plástico autoadherible.

3.6. Condiciones ambientales

No se requieren condiciones especiales, con excepción del caso de las muestras inalteradas, donde se recomienda que al prepararlas en el laboratorio sea a temperatura ambiente.

3.7. Procedimientos

3.7.1. Muestras alteradas

La preparación de una muestra alterada llevada al laboratorio comprende las siguientes operaciones.

3.7.1.1. Secado

debe secarse la muestra para eliminar el agua que contiene a un grado tal que permita su fácil disgregación y manejo, exponiéndola al sol, extendiendo todo el material sobre una superficie

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59limpia y tersa o bien en charolas de lamina, en un horno a temperatura de 313 K a 333 K (40°C a 60°C). En ambos casos es conveniente revolver periódicamente el material para lograr un secado más rápido y uniforme. Cuando la muestra llegue al laboratorio con una humedad que permita su disgregación, no es necesario someterla a este proceso.

3.7.1.2. Disgregación

La disgregación de la muestra tiene por objeto hacer la separación de las diferentes partículas de material que constituyan la muestra, para obtener porciones representativas de la misma y efectuar en ellas las diferentes pruebas a que vaya hacer sometido el material. En materiales no cohesivos esta separación es fácil de hacer, no así en el caso de materiales granulares cementados o en el caso de rocas alteradas, en donde el material va reduciéndose de tamaño a medida que avanza el proceso de disgregación, hasta quedar frecuentemente reducido a polvo. La disgregación de la muestra debe hacerse hasta un grado mínimo de disgregación que deba exigirse durante la construcción de la estructura de que se trate, para lograr un empleo correcto del material propuesto.

Para efectuar la disgregación de la muestra, se utiliza un mazo de madera de forma y dimensiones descritas en 3.4.4.

La disgregación del material debe hacerse en la charola de lamina, la cual se coloca sobre una mesa o superficie lisa y con el mazo se debe golpear verticalmente sobre el material, desde una altura no mayor de 20 cm. Previamente debe cribarse todo el material por la malla 4,75 mm (Nº4).

El material retenido se pasa nuevamente por la malla 50,8 mm (2”) y la fracción retenida se debe golpear con el mazo, para obtener partículas que ya no sean disgregables. El material así obtenido se criba nuevamente por la malla 50,8 mm (2”), juntándose el material que pasa la malla con el obtenido en la primera operación de cribado atreves de la malla 25 mm (1”), disgregando el retenido y procediendo como el caso anterior. Se repite el procedimiento empleando la malla 9,52 mm (3/8) y la malla 4,74 mm (N₀. 4). Se combinan finalmente todos los productos obtenidos en estas operaciones para construir la muestra que va hacer mezclada y cuarteada en la siguiente etapa de preparación de la muestra. La figura 1 muestra esquemáticamente la secuencia de operaciones.

3.7.1.3. Cuarteo

De la muestra ya disgregada, conforme lo indicado en 3.7.1.2. Se debe cortar las porciones necesarias para verificar las pruebas. Dichas porciones deben ser representativas de la muestra original. Es conveniente hacer hincapié en la importancia tan grande que tiene el hecho de que las porciones de las muestras sean verdaderamente representativas de ella, ya que de otra manera se pueden obtener resultados erróneos que conducirán a un falso conocimiento del material que va hacer ensayado. Se deben seguir los procedimientos generales de cuarteo, de acuerdo con la cantidad de muestras disponibles.

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FIGURA 1.- Cuadro esquemático de disgregación de la muestra

3.7.1.3.1. Cuarteo manual

Para muestras de 20 kg o mayores, la muestra total debe resolverse con una pala, traspaleando de un lugar a otro unas 4 veces todo el material, hasta conseguir que presente un aspecto homogéneo. Se procede después a formar un cono, colocando con la pala el material en el vértice de este y permitiendo que, por si mimo, busque su acomodo, procurando a la vez que su distribución se haga uniformemente. Con la pala, que debe ser de las de forma rectangular, se forma un cono truncado, encajándola en forma radial y haciendo el material hacia la periferia. Una vez obtenido un cono truncado cuyo diámetro sea de 4 veces a 8 veces el espesor, se procede a dividirlo en cuadrantes usando una regla de longitud conveniente. Se combina el material de 2 cuadrantes opuestos y se repite el proceso que se requiera. En muestras menores de 20 kg, se emplea un hule de forma cuadrada, de 1,20 m por lado. (Véase figura 2).

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59El material se mezcla tomando los extremos opuestos del hule y haciéndolo rodar sin que resbale. Se repite la misma operación con el otro par de extremos opuestos de hule y se continúa la operación de mezclado, hasta obtener una muestra de aspecto homogéneo, la cual se cuartea tomando un cono truncado dividiéndolo en cuadrantes.

FIGURA 2.- Cuarteo manual

3.7.1.3.2. Cuarteo mecánico

En muestras menores de 20 kg se emplea el cuarteador mecánico utilizando recipientes de lámina que tengan la misma longitud que el cuarteador. El material se hace pasar por este, en forma tal que cubra todas sus divisiones que se recogerán en los recipientes, repitiéndose la misma operación tantas veces como sea necesaria hasta conseguir el tamaño de la muestra deseada. El cuarteador de muestra debe contar con un número igual de cuarteadores de conductos, todos del mismo ancho y que descarguen alternadamente a ambos lados del cuarteador; el numero de conductos no debe ser menor de ocho para agregado grueso y no menor de 12 para agregado fino. El ancho mínimo para los conductos individuales, debe ser mayor de aproximadamente un 50 % del tamaño máximo de las partículas de la muestra que se pretende cuartear. El cuarteador debe estar equipado con dos receptáculos para recibir las dos mitades de la muestra al cuartearse. (Véase figura 3).

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FIGURA 3.- Esquemas de equipos para reducción de muestra

3.7.2. Muestras inalteradas

La preparación de una muestra inalterada llevada al laboratorio, comprende las siguientes actividades.

Una vez tomada las muestra conforme a lo indicado en el capítulo 2 de esta norma mexicana, se procede a abrir la cubierta protectora, empleando algún instrumento cortante, que permita realizar cortes precisos en ella, tomando la precaución de que la muestra este colocada en la misma posición que presentaba en el campo. Una vez expuesta la muestra, se procede a labrar en ella, un prisma rectangular de bases sensiblemente paralelas y del tamaño adecuado para obtener uno o varios especímenes para la realización de las pruebas, por lo que dichos especímenes deben ser protegidos dentro de frascos con tapa hermética, para evitar que se dañe o que sufran variaciones en el contenido de agua; con lo que respecta al resto de la muestra, es necesario cubrirla con un paño húmedo durante el proceso de labrado de los especímenes y una vez obtenidos, se cubre el sobrante de la muestra con manta de cielo impregnada de una mezcla compuesta de cuatro partes de parafina por una de brea y plástico autoadherible y se almacena.

4. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL CONTENIDO DE AGUA

MATERIALES TERREOS

4.1. Resumen del método

Este capítulo establece el procedimiento para la determinación del contenido de agua del suelo, expresado en porciento de la masa del suelo seco en horno o estufa con el fin de clasificarlo y

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59estimar su comportamiento cualitativo mediante las correlaciones existentes o para efectos de llevar un control durante la construcción de obras terreas.

Este método cubre la determinación del contenido de agua de un material (suelo, roca, y mezclas de agregados y suelos). No da resultados representativos en los casos siguientes: materiales que contengan cantidades significativas de minerales de haloysita, montmorilonita o yeso; o en materiales en los cuales el agua libre contenga sólidos disueltos como sales (depósitos marinos). Para estos, un procedimiento modificado de ensaye o de cálculo de datos debe ser establecido con el fin de obtener resultados consistentes.

4.2. Referencias

Este capítulo, se complementa con las siguientes normar mexicanas vigentes:

NMX-C-416-ONNCCE capitulo 2 muestreo e identificación de muestras y capitulo 3 preparación de las muestras

4.3. Definiciones

4.3.1. Contenido de agua

Es la relación que existe entre la masa que pierde la muestra a someterla a un proceso de secado en horno o estufa a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C)y la masa de las partículas solidas que tiene la muestra después de someterla a dicho proceso hasta lograr la masa constante.


4.4.1. horno de secado controlado mediante termostato, de preferencia del tipo de tiro forzado, capaz de mantener una temperatura uniforme de 383 K (110°C) en toda la cámara de secado con tolerancia ± 5 K (± 5°C) o estufa eléctrica o de gas.

4.4.2. Balanza con precisión ± 0,01 g

4.4.3. Recipiente para contener los especímenes, hechos de material resistente a la corrosión y al cambio de masa bajo ciclos repetidos de calentamiento, enfriamiento y limpieza.

4.4.4. Tapaderas herméticas para evitar la pérdida de humedad del espécimen antes de la determinación inicial y para que no absorba humedad atmosférica enseguida del secado y antes de la determinación final.

4.4.5. Desecador de tamaño adecuado (20 cm a 25 cm de diámetro), con cloruro de calcio anhídrido o gel de sílice deshidratado. El uso de este recipiente se recomienda, cuando no se tienen recipientes con tapa hermética.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 594.5. Materiales auxiliares

4.5.1. Cloruro de calcio anhídrido o gel de sílice deshidratado.

4.6. Preparación y acondicionamiento de las muestras

4.6.1. La determinación del contenido de agua, debe efectuarse a la brevedad posible después de la obtención de muestras, especialmente si los muestreadores son potencialmente corrosivos (tubos shelby) o si se utilizan las bolsas de muestreo.

4.6.2. Las muestras que son almacenadas antes de la determinación del contenido de agua, se deben tener en recipientes herméticos inoxidables con una temperatura de 276 K a 303 K (3°C a 30°C) en una superficie libre de la luz solar directa.

4.6.3. La selección de una muestra y la masa necesaria para determinar su contenido de agua, dependen del propósito o aplicación del resultado, tipo de material y la clase de muestra obtenida (bolsa, tubo shelby, tubo partido, etc.). En todo caso, se debe tomar una muestra representativa de tamaño adecuado de la muestra total.

Si en el subsuelo existe un suelo estratificado o más de un tipo de suelo, seleccionar un porción promedio o porciones individuales o ambos, y anotar en el resultado cual porción o porciones fueron estudiadas.

4.6.4. Para materiales de muestras integrales, seleccione la masa representativa después de mezclar mediante cuarteos todo el material. La masa húmeda de la muestra por ensayar, es seleccionada de acuerdo a la tabla 1

TABLA 1.- Masa de la muestra

Mas del 10% de la muestra se retiene en la malla Nº

Masa mínima recomendable de la

muestra húmeda en g2,00 mm (N₀. 10) 1004,75 mm (N₀. 4) 300

19 mm (3/4”) 50036 mm (1½”) 1 50076 mm (3”) 5 000

4.6.5. Para muestras pequeñas, se selecciona una porción representativa de acuerdo con el siguiente procedimiento:

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 594.6.5.1. Para suelos sin cohesión una vez mezclado el material, se toma una muestra que tenga una masa húmeda de acuerdo con la tabla del inciso anterior. En algunos casos, cuando se está trabajando con poco material y este contenga una partícula gruesa relativamente grande, es conveniente no incluirla en la muestra por secado; si este fuera el caso, debe anotar en el reporte de resultados.

4.6.5.2. En suelos cohesivos antes de tomar la muestra, eliminar del material aproximadamente 3 mm de espesor de la periferia y cortarla a la mitad, con el fin de observar si el material es estratificado, el caso afirmativo aplicar lo descrito en 4.6.3, pero si en ellas se detectan partículas grandes, la masa de esta, debe estar de acuerdo con la tabla 1.

4.7. Procedimiento

4.7.1. Seleccionar la muestra de tamaño adecuado a probar, esta, se debe colocar en un recipiente seco limpio de masa conocida (Wr), determinando enseguida la masa del recipiente con la muestra húmeda (W1).

Esta operación se realiza en la balanza con precisión de ± 0,01 g para muestras con masas de 200 g o menor; de 0,1 g para especímenes con masa de 200 g 1000 g y de 1 g para especímenes con masa mayor a 1000 g.

4.7.2. Colocar el recipiente contenido la muestra húmeda sobre la estufa o en el horno apropiado, manteniendo una temperatura constante de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

4.7.3. Ya seca la muestra con masa constante, es decir, la masa no varía en sucesivas determinaciones a pesar de que la muestra permanece dentro del horno o sobre la estufa, retirar el recipiente, colocándole de nuevo la tapa. Se deja enfriar hasta que la operación de la balanza no se vea afectada por corrientes de convección. En seguida se procede a determinar la masa del recipiente con la muestra seca (W2), en la misma balanza usada en 4.7.1.

4.7.4. Si el recipiente con la muestra seca no tiene tapa, se debe hacer la determinación en el momento en que su temperatura ambiente no afecte la operación de la balanza con corrientes de convección. Para el caso de muestras pequeñas se puede usar un desecador.

4.8. Cálculos

Se calcula el contenido de agua contenido en la muestra, aplicando la siguiente expresión:

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Donde:

W es el contenido de agua, en porciento (%)

W₁ es la masa del recipiente con la muestra húmeda, en gramos (g)

W₂ es la masa del recipiente con la muestra seca, en gramos (g)

Wr es la masa del recipiente, en gramos (g)

Ww es la masa del agua, en gramos (g)

Ws es la masa de las partículas solidas, en gramos (g)

4.9. Precisión

Los requerimientos para la precisión y exactitud de este método, no han sido desarrollados.

4.10. Informe de la prueba

El reporte de resultados debe incluir como mínimo la siguiente información:

4.10.1. Identificación del material ensayado

- Numero de sondeo,

- Numero de muestra,

- Profundidad,

- Numero de ensaye, etc.

4.10.2 si la muestra ensayada contiene más de un tipo de suelo (estratificado, etc.).

4.10.3. El tamaño y cantidad de cualquier material excluido de la muestra ensayada.

4.10.4. El resultado del contenido de agua de la muestra, se reporta con aproximación de 0,1 % o 1,0 %, dependiendo del propósito de la prueba.

4.10.5. Si el secado se realizo en horno o estufa.

4.10.6. Si la muestra de ensaye tiene una masa menor que el mínimo recomendado en la tabla 1.

5. METODO DE PRUEBA PARA DETERMINAR EL ANALISIS GRANULOMETRICO


Este capítulo establece el método para determinar la distribución de partículas por medio de mallas, de suelos que conforman cualquier tipo de estructura terrea, así como la clasificación de

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59todos los componentes granulares de las estructuras terreas, para la realización de estudios geotécnicos.

5.2. Referencias

Este, capitulo, se complementa con las siguientes normas vigentes:

NMX-B-231 Cribas para la clasificación de materiales granulares.

NMX-C-077-ONNCCE Industria de la construcción –Agregados para concreto –Análisis granulométrico – método de prueba.

NMX-C-084 Industria de la construcción –Agregados para concreto –Partículas más finas que la malla f 0,075 N₀. 200) por medio de lavado – método de prueba.

NMX-C-170-ONNCCE Industria de la construcción –Agregados –reducción de las muestras de agregados obtenidas en campo al tamaño requerido para las pruebas.

NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 muestreo e identificación de muestras; Capitulo 3 preparación de las muestras y capitulo 4 Determinación del contenido de agua.

5.3. Definiciones

5.3.1. Análisis granulométrico

Consiste en separar y clasificar por tamaños las partículas de un suelo, retenidas en una sucesión de mallas expresando las masas retenidas como porcentaje de la muestra total.

5.4. Equipo, aparatos e instrumentos

5.4.1. Balanza con capacidad de 20 kg con exactitud de 1 g.

5.4.2. Balanza con capacidad de 2 610 kg con exactitud de 0,1 g.

5.4.3. Malla 75 mm (3”), 50 mm (2”), 37.5 mm (1 ½), 25 mm (1”), 19 mm (3/4”), 12,5 mm (1/2”), 9.5 mm (3/8), 4.75 mm (N₀. 4), 2 mm (N₀. 10), 0,850 mm (N₀. 20), 0,425 mm (N₀. 40), 0,250 mm (N₀. 60), 0,150 mm (N₀. 100), 0,075 mm ( N₀. 200), tapa y fondo, que cumplan con las especificaciones de la NMX-B-231 (véase 5.2 referencias).

5.4.4. Charolas metálicas, resistentes y con dimensiones suficientes para extender la muestra.

5.4.5. Horno desecado de tamaño apropiado y capaz de mantener una temperatura constante de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

5.4.6. Cucharon metálico resistente, no absorbente y con dimensiones suficientes para manipular la muestra.

5.4.7. Recipiente metálico con capacidad para saturar y lavar la muestra.

5.4.8. Agitador de varilla d vidrio o acrílico de 6 mm de diámetro y 200 mm de longitud.

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5.4.9. Agitador mecánico de mallas que pueda ser accionado con motor o manivela. Debe impartir un movimiento horizontal o lateral y vertical de las mallas.

5.4.10. Desecador de crista.


5.5.1. Cepillo de cerdas o brocha.

5.5.2. Cepillo de alambre delgado (de latón o bronce).


Obtener la muestra de acuerdo con lo descrito en el capítulo 2, y prepararla como se indica en el capítulo 3, reducirla por cuarteo hasta una masa dependiendo del tipo de agregado, como se indica a continuación:

5.6.1 agregado fino

La muestra de prueba para el agregado fino debe tener una masa, después de secado, aproximadamente de la siguiente cantidad:

Agregado con por lo menos un 95% pasando la malla 2,00 mm (N₀. 10) 100 gAgregado con por lo menos un 85% pasando la malla 4,75 mm (N₀. 4) y más del 5% retenido en la malla 2,00 (N₀. 10) 500 g.

5.6.2. Agregado grueso

La masa de la muestra de prueba de agregado grueso se debe ajustar a lo indicado en la tabla 2.

TABLA 2.- Masa de la muestra para el agregado grueso

Tamaño máximo nominal, aberturas cuadradas (mm)

Masa mínima de la muestra de prueba (kg)

9,5 (3/8”) 112,5 (1/2”) 219,0 (3/4) 525,0 (1”) 10

37,5 (1 ½”) 1550,0 (2”) 20

63,0 (2 ½”) 3575,0 (3”) 60

90,0 (3 ½”) 100100,0 (4”) 150

112,0 (4 ½”) 200125,0 (5”) 300150,0 (6”) 500

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 595.7. Condiciones ambientales

La prueba de granulometría en un local con espacio suficiente y ventilado, sin cambios bruscos de temperatura, y procurando mantener la misma temperatura ambiente durante el proceso de ensaye, de ser posible anotar en el registro la temperatura en el laboratorio al momento de realizar el ensaye.

5.8. Procedimiento

5.8.1. Se seca la muestra a la intemperie y sobre un lugar limpio y terso.

NOTA 1.- para propósitos de control, particularmente cuando son deseados resultados rápidos, generalmente no es necesario secar el agregado grueso para la prueba de análisis por cribado. Los resultados son ligeramente afectados por contenido de humedad a menos que:

a) El tamaño máximo nominal sea menor que 12,5 mm (1/2”).b) El agregado grueso contiene material más fino que la malla 4,75 mm (N₀. 4).c) El agregado grueso es altamente absorbente (un agregado ligero, por ejemplo).

También, las muestras pueden ser secadas a altas temperaturas asociadas con el uso de platos calientes sin afectar los resultados, produciendo escapes de vapor sin generar presiones suficientes para fracturar las partículas, y temperaturas no tan grandes a las que causan fracturas químicas del agregado.

5.8.2. Los tamaños apropiados de las cribas deben ser seleccionados para proveer la información requerida por las especificaciones que debe cubrir el material que se está probando. El empleo de cribas provisionales pueden ser deseables para proporcionar otra información, tal como el modulo de finura, o para regular la cantidad de material en una malla.

5.8.2.1. Se colocan las cribas en orden de tamaño de abertura decreciente de arriba a abajo, terminando con la charola de fondo, colocando la muestra en la malla superior y cubriéndola con su tapa. Se agitan las cribas manualmente o por un aparato mecánico por un periodo suficiente, establecido por pruebas o controlado por medición en la muestra de prueba actual, para satisfacer el criterio de adecuación o cribado descrito en 5.8.4.

5.8.3. El limite en la cantidad de material en una malla dada es tal que todas las partículas tengan oportunidad de alcanzar aberturas de la malla un número de veces durante la operación de cribado. Para cribas con aberturas más pequeñas de 4,75 mm (N₀. 4), la masa retenida en cualquier malla en la terminación de la operación de cribado no debe exceder a 6 kg/m² en la superficie de cribado. Para cribas con abertura de 4,75 mm (N₀. 4) y mayores, la masa en kg/m² en la superficie de cribado. No debe exceder el producto de 2,5 X (abertura de la malla en mm).

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59En ningún caso la masa debe ser tan grande que cause una deformación permanente de la malla de cribado.

NOTA 2.- los 6 kg/cm² equivalente a 194 g para el diámetro usual de 203 mm de la malla. La cantidad de material retenido en la malla puede ser regular por:

a) La introducción de una malla de más grande abertura inmediatamente superior a la malla dada.

b) Probar la muestra en un número de incrementos.

5.8.4. Se continúa el cribado por un periodo suficiente y en tal manera que, después de finalizar, no más del 1% en peso del retenido de cualquier malla individual pueda pasar por esta malla durante 1 min de cribado manual continuo ejecutando como sigue:

Se toma con una mano la malla individual, provista con un fondo (charola adecuada y cómoda) y una tapa, en una posición ligeramente inclinada. Se golpea el lado de la malla con rapidez y con un movimiento ascendente contra la palma de la otra mano a una velocidad de 150 veces por minuto aproximadamente, se gira la malla un sexto de una revolución en intervalos aproximado de 25 golpes. En la determinación de la suficiencia de cribado para tamaños mayores de la malla 4,75 mm (N₀. 4), se limita el movimiento de una malla una sola capa de partículas. Si el tamaño de montaje de las cribas probadas hace poco práctico el movimiento de cribado, se debe usar cribas de 203 mm de diámetro para verificar la suficiencia del cribado.

5.8.5. En el caso de las mezclas de agregado grueso y fino, la porción de la muestra más fina que la malla de 4,75 mm (N₀. 4) puede ser distribuida entre dos o más juegos de criba para prevenir sobrecargas de cribas individuales.

5.8.5.1. Alternativamente, la porción más fina que la malla de 4,75 mm (N₀. 4) puede ser reducida en tamaño usando un cuarteador mecánico de acuerdo a 3.7.1.3.2. De esta norma mexicana. Si este procedimiento es seguido, se calcula el peso de cada incremento de tamaño de la muestra original con la siguiente fórmula:

Donde:

A es la masa de incremento de tamaño en el total de la muestra básica.

W₁ es la masa de la fracción más fina que la malla 4,75 mm (N₀. 4) en la muestra total.

W₂ es la masa de la porción reducida de material mas fina que la malla 4,75 mm (N₀. 4)

actualmente cribada.

B es la masa del incremento de tamaño en la porción reducida cribada.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 595.8.6. Método manual para agregado grueso

5.8.6.1. Cuando el agregado grueso es de un tamaño adecuado a la muestra

a) En la primera charola se coloca la muestra seca con su masa previamente determinada.

b) Sobre la segunda charola se pone la malla de mayor tamaño a utilizar, dentro de ella, con el cucharon, se colocan porciones de la muestra que no cubran la malla en mas de una capa de partículas y se agita con las dos manos, cuidando visualmente que todas las partículas tengan movimiento sobre la malla hasta observar que ya no pase el material.

c) El material retenido se coloca en la tercera charola y se continúa con otra porción hasta cribar toda la muestra.

d) Se determina la masa del retenido total de esa malla de acuerdo a 5.8.7. y se registra.

e) Se continúa el procedimiento con las siguientes cribas hasta la malla 4,75 mm (N₀. 4) o 2,26 mm (N₀. 8), según el caso.

Se calcula de acuerdo al inciso 5.9.

5.8.6.2. Excepto si un agitador mecánico de cribado es usado, se debe cribar manualmente las partículas de 75 mm (3”) para determinar la abertura de la malla más pequeña a través de la cual cada partícula pasa. Se inicia la prueba con la malla más pequeña que sea usada. Se debe girar las partículas, si es necesario, para determinar si pueden pasar a través de de una abertura en partículas, sin embargo, no obligue a las partículas a pasar a través de una abertura.

5.8.7. Se determina la masa de cada tamaño en una bascula o balanza acorde a los requisitos especificados en el capitulo 5.6.2 aproximado a 0,1% de la masa total de la muestra seca original. La masa total del material después del cribado debe comportarse estrechamente con la masa original de la muestra colocada en las cribas. Si la cantidad difiere en más de 0,3% basándose en la masa total de la muestra seca original, los resultados no deben ser empleados para los propósitos de aceptación.

5.8.8. Si la muestra ha sido previamente preparada por el método de prueba de la norma mexicana NMX-C-170 (véase 5.2 referencias), agregue la masa del material más fino que la malla 0,075 mm (Nº. 200) determinando por este método a la masa pasada en la malla 0,075 mm (N₀. 200) por cribado en seco por ese método de la misma muestra.

5.8.9. Extraer el material del horno y depositarlo en un desecador hasta que tenga una temperatura cercana al ambiente.

Se determina la masa seca y registrarlo como WsI en gramos (g).

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 595.8.10. coloque las cribas de abajo hacia arriba, de menor a mayor abertura como sigue: fondo, 0,075 mm (N₀.200), 0,150 mm (N₀. 100), 0,250 mm (N₀. 60), 0,425 mm (N₀. 40), 0,850 mm (N₀. 20), 2,0 mm ( N₀. 10) y tapa ( o de acuerdo a lo requerido o especificado). Verter el material sobre la malla superior y efectuar la operación de cribado, haciendo movimientos verticales y de rotación horizontal durante 10 min en forma manual, en caso de utilizar agitador mecánico, reducir el tiempo de agitado a 5 min. Estos periodos pueden variar en función al tamaño y forma de las partículas.

5.8.11. Retirar la tapa sobre la malla 2,00 mm (N₀. 10). Continuamos el cribado por un periodo suficiente, de tal manera que después de finalizar, no más del 1% en masa del retenido en esta malla pueda pasar durante 1 min de cribado manual continúo.

Este procedimiento de cribado se repite para todas las cribas.

Las partículas que hayan quedado atrapadas deben regresar a las porciones retenidas correspondientes, a las cribas por el lado posterior.

5.8.12. Determine la masa de cada porción retenida en cada una de las cribas y anote su masa respectiva en gramos.

5.8.13. En caso de que el cribado sea mecánico se debe recribar a mano por separado cada una de las cribas, cerciorándose de que no pasa más del 1% indicando en 5.8.11.

5.9. Cálculos

5.9.1. Se calculan los porcentajes que pasan del total retenido, o los porcentajes en las varias fracciones de tamaño con aproximación de 0,1% en base a la masa total de la muestra seca inicial. Si la misma muestra de prueba fue probada primero de acuerdo a la norma mexicana NMX-C-084 (Véase 5.2 referencias), se incluye la masa del material más fino que la malla 0,075 mm (Nº 200) por lavado en el cálculo del análisis de cribado; y se usa la masa total seca de la muestra previo al lavado de acuerdo a la norma mexicana NMX-C-084 como la base para el cálculo de todos los porcentajes.

5.9.2. Para fines de clasificación de un suelo, se deben calcular los coeficientes de uniformidad (Cu) y de curvatura (Cc) que se emplean para la graduación de un material en función al tamaño de sus partículas en (mm) de cada uno de los retenidos, aplicando las siguientes formulas:

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Donde:

Cu es el coeficiente de uniformidad del material, numero adimensional.

Cc es el coeficiente de curvatura del material, numero adimensional.

D10, D30, D60 son los que representan los tamaños de las partículas del suelo en (mm) que en la grafica de composición granulométrica corresponda al diez, treinta, sesenta porciento, que pasa respectivamente. Es decir, D10, D30, Y D60 son las abscisas de la grafica granulométrica donde intersectan las ordenadas 10, 30, 60% respectivamente.

5.10. Precisión

La precisión del método a un no asido desarrollada.

5.11. Informe

El informe debe incluir como mínimo la siguiente información:

Porcentaje total de material que pasa en cada malla.Porcentaje total de material retenido cada malla.Porcentaje de material retenido entre cribas consecutivas.Procedencia de la muestra.Localización de la muestra.Registro de sondeos o pozo.Profundidad.Masa de la muestra.Fecha de muestreo.Clasificación de la muestra.

6. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LOS LÍMITES DE CONSISTENCIA


Este capítulo establece el método de prueba para la determinación del límite de consistencia.

Las pruebas de atterberg, tiene por objeto determinar la plasticidad de la porción de material que pasa a través de la malla 0,420 mm (N₀. 40) de los suelos.

Los límites de consistencia (líquido y plástico), han sido utilizados, principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos, en estudios geotécnicos.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.2. Referencias


NMX-B-231 cribas para la clasificación de materiales granulares.

NMX-C-416-ONNCCE capitulo 2 muestreo e identificación de muestras; capitulo 3 preparación de las muestras y capitulo 4 determinación del contenido de agua.

6.3. Definiciones

6.3.1 limite líquido (Ll)

Es el contenido de agua (expresado en el porciento de la masa seca), que debe tener un suelo remoldeado húmedo para una muestra del mismo, en que se haya practicado una ranura de dimensiones estándar, al someterla al impacto de 25 golpes en una longitud de 13 mm.

6.3.2. Limite plástico (Lp)

Lo fije el contenido de agua con el que comienza a agrietarse un rollo formado con el suelo, de aproximadamente 3,2 mm de diámetro, al rolarlo con la mano sobre una superficie lisa que puede ser una placa lisa de material no absorbente.

6.3.3. Limite de contracción (Lc)

Es el contenido de agua que satura un suelo contraído por el secamiento de evaporación.

6.3.4. Índice de plasticidad

Es la diferencia encontrada entre el límite líquido y el límite plástico, y es la medida de la plasticidad del suelo. Se define como el índice de contracción por la diferencia entre los límites plásticos y de contracción.

3.3.5. Cambio volumétrico (Cv)

Es el porcentaje del cambio de volumen referido al material seco.

6.3.6. Contracción lineal de un suelo

Se define como la reducción en la mayor dimensión de un espécimen de forma prismática rectangular, elaborado con la fracción de suelo que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 40), cuando su contenido de agua disminuye desde la correspondiente al límite liquido hasta la pérdida total de agua, expresada dicha reducción como un porcentaje de la longitud inicial del espécimen

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.3.7. Índice de escurrimiento o fluidez (Fw)

Se define como la pendiente de la curva de escurrimiento


6.4.1. dispositivo de A. Casagrande calibrado de acuerdo a 6.4.1.1, para determinar el limite liquido, incluyendo la solera plana de 10 mm de espesor y el ranurador plano, véase figura 4.

FIGURA 4.- Dispositivo de Casagrande y accesorios para la prueba

6.4.1.1. Ajuste de la copa Casagrande

6.4.1.1.1. Verifique el tamaño del escantillón, para ajustar la caída de la copa (10 mm)

6.4.1.1.2. Quite la copa del resto del dispositivo y márquese con lápiz una cruz en el centro del punto brillante en el que la copa golpea la base.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.4.1.1.3. Coloque nuevamente la copa en el dispositivo y márquese con lápiz una cruz en el centro del punto en el que la copa golpea la base.

6.4.1.1.4. Utilizando el escantillón de 10 mm (usualmente adosado a la herramienta de ranuracion), verifique la altura del centro de la marca brillante sobre la superficie de la base. Nótese que esta altura no se mide del punto más bajo de la copa hacia la base; puede auxiliarse de una linterna de mano colocándola de tras del dispositivo para localizar el punto correcto.

6.4.1.1.5. Si la altura de caída no es exacta de 10 mm, afloje los tornillos de afijación y muévase el tornillo de ajuste lo necesario, apriétese los tornillos de fijación.

6.4.1.1.6. Repita la verificación de la altura de caída de la copa.

6.4.1.1.7. Verifique los siguientes detalles en el dispositivo.

6.4.1.1.7.1. Los puntos de impacto tanto en la base como en la copa no deben ser gastados. Si la marca en la base tiene una profundidad igual o mayor de 0,1 mm, la superficie debe volver a pulirse.

6.4.1.1.7.2. La mayoría de los dispositivos comerciales están provistos de 4 patas de hule bastante duro. Para lograr consistencia en los resultados, la base debe tener solo 3 patas de hule muy suave, localizadas en las 2 esquinas posteriores y en el centro del lado frontal de la base sobre un directorio telefónico de aproximadamente 50 mm de grueso, o bien sobre un paquete de toallas de papel desdobladas, de 25 mm de grueso, a modo de colchón.

6.4.1.1.7.3. Restauración dinámica de la base. Deje caer un balín de acero con diámetro de 8 mm (5/16”) y masa de 2 g, de una altura de 254 mm (10”) y obsérvese la altura de rebote, la cual debe estar comprendida entre 185 mm (7,3”) y 230 mm (9”).

Nota 3.- en rigor debe establecer también un estándar para el método elástico de la base

6.4.1.1.7.4. Durante los últimos 10° a 20° de rotación de la manija, justo antes de que la copa caiga sobre la base, la altura de la copa sobre la base prácticamente no debe variar.

6.4.1.1.7.5. La masa de la copa debe ser de 200 g ± 20 g (indicar masa real en el registro).

6.4.1.1.7.6. Verifique las siguientes mediciones de la herramienta de ranuracion: ancho en el fondo: 2,00 mm ± 0,005 mm. Profundidad de la ranura: 8,0 mm ± 0,1 mm. Ancho de la parte superior de la ranura: 11,0 ± 0,2 mm.

6.4.1.1.7.7. Presencia de cavidades o burbujas en el interior de la pastilla de suelo para determinación del límite de contracción

6.4.2. Espátulas, capsulas de porcelana, vidrios de reloj o equivalente, mortero y piseta.

6.4.3. Horno eléctrico a temperatura constante de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°c).

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6.4.4. Balanza con aproximación de 0,01 g.

6.4.5. Desecador de provisto con tapa hermética.

6.4.6. Molde de lámina galvanizada rígida del Nº. 16, con una sección cuadrada de 20 mm por 20 mm y 100mm de longitud.

6.4.7. Cribas Nº. 0,425 mm (N₀. 40) y 4,75 mm (N₀. 4).

6.4.9. Dispositivo de lucita para la determinación del límite de contracción.

6.4.10. Placa plana y lisa no absorbente de 300 mm por 300 mm ± 30 mm mínimo


6.5.1. Alambre de 3,2 mm (1/8”) de diámetro.

6.5.2. Brocha de cerda fina.

6.5.3. Frasco de vidrio de 100 mL a 200 mL.

6.5.4. Grasa grafitada.

6.5.5. Gel de sílice o cloruro de calcio anhídrido.

6.5.6. Mercurio (Hg).

6.6. Muestreo, preparación y acondicionamiento de las muestras

El muestreo se efectúa conforme a lo indicado en el capítulo 2, de esta norma mexicana.

6.6.1. Preparación de la muestra

A continuación se describen dos procesos de preparación de la muestra.

Para determinar cual proceso conviene, se seca al horno una muestra de material que contenga agua adherida y se presiona con los dedos. Si se desmorona fácilmente, se usa el método de separación en seco (indica que el material es arenoso – limoso o limoso). En cambio, si la muestra ofrece considerablemente resistencia y los granos no pueden separarse, (indica que el material es arcilloso) se requiere hacer la separación con la ayuda del agua.

6.6.1.1. Método seco

6.6.1.1.1. El material que pasa a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4), se disgrega ayudándose con un mortero, teniendo cuidado de no romper los granos.

6.6.1.1.2. Se tamiza el material disgregado en el mortero a través de la malla 0,425 mm

(N₀. 40), hasta obtener 150 g como mínimo desechándose el material retenido.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.6.1.1.3. Se agrega agua y con el empleo de una espátula, se mezcla perfectamente hasta obtener una pasta suave y espesa (remoldeada).

6.6.1.1.4. Se guarda la muestra remoldeada en un recipiente que evite la evaporación durante 24 h como mínimo para que el contenido de agua se distribuya uniformemente todo el suelo.

6.6.1.2. Método con contenido de agua

6.6.1.2.1. Cuando convenga aplicar este método, se separa de la muestra una cantidad suficiente de material para poder realizar la prueba, el material que pasa a través de la malla 0,425 mm (N₀. 40) con la ayuda de agua se coloca un recipiente, y se deje evaporar hasta que tome la consistencia de una pasta suave y en la misma forma que se explico en 6.6.1.1.4 del método seco, se guardan las muestras en recipientes que eviten la evaporación, incluyendo la porción que corresponda al límite plástico.


Para la realización de esta prueba se recomienda, que sea en un lugar que no está expuesto a cambios bruscos de temperatura ambiente, siendo la más recomendable entre los 288 K y 308 K (15°C y 35°C), si es en otras condiciones anotarlo en el registro de prueba correspondiente.

6.8 procedimiento

La determinación de los límites de consistencia se realiza únicamente a la fracción de suelo que pasa a través de la malla 0,425 mm (N₀. 40).

6.8.1. Determinación del límite liquido

6.8.1.1. La determinación del límite líquido, se realiza con la copa de Casagrande, la cual debe estar calibrada de acuerdo al procedimiento descrito en 6.4.1.1.

6.8.1.2. Del material que se preparo (remoldeo) y guardo dentro de un recipiente durante 24 h se pone en la copa del aparato una cantidad de 150 g aproximadamente; se vuelve a mezclar hasta que la muestra quede homogénea; con una espátula el material se extiende de modo que, siendo la superficie superior plana (evite formar taludes), su espesor máximo sea del orden de 10 mm para extender el material se procede del centro hacia los lados sin aplicar presión y con el mínimo de pasadas con la espátula.

6.8.1.3. Se coloca la punta del ranurador en la parte superior y en el centro de la muestra, colocando la herramienta perpendicular a la superficie de la copa.

6.8.1.4. Se traza una ranura en el centro de muestra, contenida en la copa, inclinando el ranurador o la cuchilla de manera que permanezca perpendicular a la superficie de la copa.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.8.1.5. Después de asegurarse que la copa y la base estén limpias y secas, se da vuelta a la manija uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando el numero de golpes referidos hasta que cierre el fondo de la ranura en una distancia de 13 mm.

6.8.1.6. Con la espátula se mezcla el material y se repite las operaciones indicadas en 6.8.1.3 al 6.8.1.5 inclusive. Si el número de golpes coincide con la anterior determinación, o su diferencia es de 1 golpe, se anota el resultado en el registro respectivo, promediando el segundo caso (registro de prueba de laboratorio). En caso de que la diferencia sea mayor de un golpe se repite el proceso hasta lograr una coincidencia en los intentos sucesivos.

6.8.1.7. Se determina la masa de los vidrios de reloj (o equivalente).

6.8.1.8. Se coloca una porción del material que este próximo a la ranura, en un vidrio de reloj (o equivalente), para determinar el contenido de agua.

6.8.1.9. Se determina su masa con una aproximación de 0,01 g, anotando el valor en la columna tara muestra con contenido de agua (Wm + t), en el registro correspondiente.

6.8.1.10. Se repiten los pasos del 6.8.1.3 al 6.8.1.9, para ir variando la consistencia del materia. Se debe contar con 4 determinaciones como mínimo, procurando que estén comprendidas entre 5 golpes y 40 golpes.

6.8.1.11. Todos los vidrios de reloj (o equivalente), conteniendo las muestras tomadas se introduce en el horno a 383 K (110°C), durante un periodo mínimo de 20 h ± 4 h, para que se sequen, hasta masa constante. Una vez secos y fríos, se extraen del horno y se colocan dentro de un desecador para que no ganen humedad; después se determina su masa y se anota el valor en la columna tara + muestra seca (Wd + t) en su respectivo renglón, del registro de prueba.

6.8.1.12. Se siguen los pasos necesarios para obtener el contenido de agua en porciento (%), correspondiente a cada número de golpes y se construye la cuerva número de golpes contra contenido de agua en porciento (%) en el rayado semi – logarítmico del registro de prueba.

El limite liquido se encuentra donde cruza la línea al contenido de agua en porciento correspondiente a 25 golpes (Ll).

6.8.2. Determinación del límite plástico

6.8.2.1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra separada en el frasco, según se indico en la preparación de la muestra en 6.6.1.2.1 procurando que tenga un contenido de agua uniforme cercana al contenido de agua optimo para poder realizar la prueba; se rueda con la mano sobre la superficie limpia y lisa no absorbente como una placa de vidrio, hasta formar un rollo cilíndrico de 3,2 mm, de diámetro.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.8.2.2. Se amasa la tira y se vuelve a rolar, repitiendo la operación tantas veces como sea necesario para reducir, gradualmente, el contenido de agua por evaporación, hasta que el rollo cilíndrico empiece a endurecer.

6.8.2.3. El limite plástico se alcanza cuando el rollo cilíndrico (para comprobar el espesor del rollo cilíndrico se puede emplear un escantillón de 3,2 mm (1/8”) de diámetro, se agrieta el ser reducido aproximadamente a 3,2 mm de diámetro.

6.8.2.4. Inmediatamente se divide el rollo cilíndrico y se ponen los trozos del material en una capsula de material no absorbente en 2 vidrios de reloj (o equivalente) y se determina su masa en la balanza de 0,01 g de aproximación, y se registra este valor en la columna tara + muestra con contenido de agua (Wm+) del cuadro correspondiente al límite plástico, en el registro de prueba; así mismo se anota al número de la tara y su masa en sus columnas respectivas.

6.8.2.5. Con la otra mitad de la muestra se repiten los pasos del 6.8.2.1 al 6.8.2.4 para comprobar la determinación anterior.

6.8.2.6. Se introducen los vidrios de reloj (o equivalentes) con las determinaciones obtenidas, en el horno a 383 K (110°C), como se indica en 6.8.1.11.

6.8.2.7. Con los datos anteriores se calcula el contenido de agua en % (porciento). Si la diferencia de las dos determinaciones no es mayor del 2% se promedian, y en caso contrario se repite la determinación. El promedio es el valor en (porciento) % del límite platico (Lp).

6.8.3. Determinación del límite de contracción

6.8.3.1. El límite de contracción puede determinarse gráficamente por medio de una prueba de laboratorio, o calcularse analíticamente con la formula siguiente:

Donde

Lc es el límite de contracción en %.

Wi es el porcentaje de agua del suelo antes de contraerse.

Vi es el volumen inicial de la pastilla del suelo.

Vf es el volumen final de la pastilla de suelo.

Ws es la masa de sólidos.

A la relación se la llama la contracción de relación y es igual, en valor, a la masa

volumétrica seca máxima que puede alcanzar un suelo al contraerse.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59El cambio volumétrico (Cv), ocurre cuando el contenido de agua de la muestra se reduce del contenido de agua del campo (H.C.), hasta el límite de contracción. Se obtiene mediante la fórmula:

La contracción lineal, cuando el contenido de agua se reduce del (H.C) al límite de contracción, se calcula con la formula:

6.8.3.2. Procedimiento

6.8.3.2.1. Se toman 200 g de material seco que haya pasado a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4).

6.8.3.2.2. En un mortero se desmoronan los grumos, procurando no romper los granos de arena y se tamiza el material a través de la malla 4,25 mm (N₀. 40) hasta obtener aproximadamente 100 g de material seleccionado.

6.8.3.2.3. En la capsula de 160 mm se prepara una pasta de consistencia al golpe 25 definida como el limite liquido.

6.8.3.2.4. Se llena el recipiente de cristal o acero inoxidable de dimensiones estándar al petri, con la pasta preparada, golpeando el conjunto sobre un cojín protegido, con el objeto de remover las posibles burbujas de aire.

6.8.3.2.5. Una vez que se ha removido todas las burbujas y que se ha llenado total mente el petri, se enraza utilizando una espátula de cuchillo, y se limpia perfectamente.

6.8.3.2.6. Se determina la masa del recipiente con el material con el contenido de agua, anotando el dato en la columna a) del registro de prueba, en el mismo renglón se registra el volumen, columna f).

6.8.3.2.7. Se deja secar el material del recipiente en el medio ambiente durante un lapso de 12 h a 24 h.

6.8.3.2.8. Se determina su masa, anotando el valor en el siguiente renglón de la columna a) del registro de prueba.

6.8.3.2.9. Se llena un recipiente hasta derramar, con Hg y se enrasa. Para enrasar se utiliza una placa circular perforada sobre la superficie del Hg y por medio del dispositivo especial de

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59lucita se presiona hacia abajo forzando el excedente de Hg a salir del cilindro. El Hg que se derrama resbala por la base y se recoge en la parte inferior de esta en una capsula protegida con una cubierta especial de lucita que impide perdidas de Hg. Es necesario limpiar perfectamente la base y el recipiente, para lo cual se utiliza una brocha de cerda fina. (Hay que tomar precauciones al manejar el Hg por la gran toxicidad de sus vapores.

6.8.3.2.10. En la parte inferior del dispositivo de lucita se coloca una nueva capsula limpia y tarada en el lugar de la anterior.

6.8.3.2.11. Se coloca el recipiente de petri, protegido con la placa circular perforada sobre la superficie del Hg y se sumerge el conjunto lentamente con movimiento de rotación por medio del dispositivo especial de lucita. Es necesario mantener sumergido el conjunto mientras se limpia perfectamente el recipiente y la base. En esta operación el Hg desalojado representa el volumen del petri mas la muestra contraída.

6.8.3.2.12. Se determina su masa de la capsula con Hg anotando el dato de la columna c).

6.8.3.2.13. Es necesario quitar en lo posible el Hg que ha quedado en los espacios originados por la contracción del material. Esta operación se efectúa inclinando el petri y golpeándolo suavemente. Hecho lo cual se determina su masa del petri anotando el dato en la columna h).

6.8.3.2.14. Repítanse los incisos de 6.8.3.2.3 al 6.8.3.2.13 inclusive, con diversos contenidos de agua, en la muestra, dependiendo de las determinaciones que se requieran efectuar.

6.8.3.2.15. Se introduce los petri con el material dentro del horno a 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C) de temperatura, hasta obtener una masa constante.

Las diferentes etapas de contracción de una muestra, se apreciaran claramente a simple vista. Véase figura 5.

FIGURA 5.- Etapas de contracción de una muestra

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.9. CALCULOS

6.9.1. Contenido de agua de las determinaciones del límite líquido y plástico

El método de cálculo para los contenidos de agua de las determinaciones del límite liquido y plástico, se efectúa en la siguiente forma.

6.9.1.1. A los valores de la columna Wm + t se le resta el de la columna Wd + t, para obtener la masa correspondiente al agua (Wm).

6.9.1.2. A los valores de la columna Wd + t se le resta el de la columna Wt, para obtener la masa de los sólidos (Ws).

6.9.1.3. A los valores de la masa del agua (Ww) se les divide entre los valores de la masa de los sólidos (Ws), y se les multiplica por 100 para obtener el contenido de agua en porciento (%) de cada determinación.

6.9.2. Limite de contracción

El método de cálculo para el límite de contracción se efectúa de la forma siguiente:

6.9.2.1. A los valores de la columna a) se les resta la masa, ya tabulada, el petri en cuestión, a fin de obtener los valores correspondientes de la columna b).

6.9.2.2. A los datos de la columna c), bastará restarle el valor único de la columna d) para obtener las masas correspondientes de la columna e).

6.9.2.3. El volumen inicial de la muestra es el correspondiente al petri calibrado, ya que la muestra al iniciar la prueba ocupa todo el volumen; en este caso el volumen inicial es de 31,15 mL y se anota en el primer renglón de la columna f).

6.9.2.4. Los volúmenes correspondientes a la muestra a medida que avanza la prueba, se obtienen de dividir las masas del Hg, anotados en la columna e), entre la masa volumétrica de este (13,6 g/mL), anotándolos en la columna f) en su renglón correspondiente.

6.9.2.5. Los valores de la columna i) son el resultado de dividir los valores de la columna b) entre los correspondientes a la columna f) multiplicados por mil para obtener kg/ml.

6.9.2.6. El último renglón de la columna b), representa la masa de la muestra seca. Así pues, ese valor restado a cada uno de los renglones anteriores de la misma columna b), nos da las distintas masas de agua que corresponden a la muestra durante las distintas fases de la prueba, y estos se anotan en la columna j).

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.9.2.7. La columna k) se obtiene, dividiendo cada uno de los valores de la columna j), entre el ultimo renglón de la columna b). Este cociente se multiplica para obtener el porcentaje de humedad.

6.9.2.8. La columna l) se obtiene al dividir el ultimo renglón de la columna b) entre cada uno de los valores de la columna f) multiplicado por mil.

6.9.2.9. La columna m) se obtiene restando el volumen seco, ultimo renglón de la columna f), a cada uno de los renglones anteriores de cada columna.

6.9.2.10. Los valores de la columna n) resultan al dividir los de la columna m) entre el ultimo renglón de la columna f) y multiplicándose por 100. Con los porcentajes de agua, columna k) y los porcentajes de cambio de volumen, columna n), se construye una grafica en rayado natural, colocando en el eje de las ordenadas los porcentajes de cambio de volumen y en las abscisas los porcentajes de agua. Se traza una línea uniendo los puntos donde hay variación de volumen y otra que une los puntos donde la variación de volumen es nula; es valor de la humedad en porciento que corresponda al cruce de estas dos líneas en el límite de contracción (Lc).

6.9.3. Índices de consistencia

Los índices de consistencia se deducen de los límites líquido, plástico y de contracción, en la forma siguiente:

6.9.3.1. Índice de plasticidad (Ip), es la diferencia en porciento, que hay entre el límite líquido (Ll) y el límite plástico (Lp):

6.9.3.2. Numéricamente, el índice de escurrimiento o fluidez (Fw), se obtiene de la diferencia de humedad en un ciclo completo, considerándola en su fracción racional.

Ejemplo: el ciclo completo es de 5 golpes a 50 golpes, el valor de humedad expresada en fracción racional correspondiente a 5 golpes es igual a 0,834 y la correspondiente a 50 golpes es igual a 0,629, la diferencia es Fw:

6.9.3.3. Índice de tenacidad Tw se obtiene de dividir el índice de plasticidad Ip entre el índice de escurrimiento Fw, ambos expresados en fracción racional.

Ejemplo:

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6.9.3.4. La consistencia relativa, está dada por la formula:

Donde:

Cr es la consistencia relativa

W es la humedad del material considerado

Li es el límite líquido

Ip es el índice de plasticidad

6.9.3.5. Índice de contracción (Ic), se obtiene de restar el límite plástico el límite de contracción.

6.9.3.6. Relación agua – plasticidad, expresada en porciento es:

Posibles errores:

a) El estado de conservación, o bien el ajuste, del dispositivo para determinación del límite liquido, pueden ser defectuosos. El material de la base puede no tener la restitución dinámica adecuada.

b) Contenido de agua no homogéneo en la muestra utilizada para determinar el límite líquido, por falta de mezclado prolongado, remoldeo escaso.

c) Presencia de burbujas de aire.d) Herramienta de ranuracion gastada, ocasionando que la ranura formada en el suelo

tenga más de 2 mm de ancho en el fondo.e) Corte incorrecto de la ranura. En suelos arenosos es posible que la ranura se forme

por deslizamiento del suelo sobre la superficie de la copa en vez desalojar el material de la ranura con la herramienta, sin desplazar el material de los lados. En tal caso, la ranura se cierra más rápidamente de lo que debiese.

f) Descuido en rolar el cilindro de suelo hasta alcanzar realmente el límite plástico.g) Diámetro incorrecto del cilindro del límite plástico.h) Presencia de cavidades o burbujas en el interior de las pastilla de suelo para

determinación del límite de contracción.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 596.10. Precisión

Los requerimientos para la precisión de este método de prueba no han sido determinados.

6.11. Informe

Se debe incluir el registro de prueba de laboratorio, cada ingeniero debe desarrollar la información, según requerimiento y criterio, ayudándose con el formato de la figura 6.

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FIGURA6.- Lamina de referencias de cálculo de límite de contracción volumétrica y lamina de referencia para calcular y graficar los limites de consistencia

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 597. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LA CONTRACCION LINEAL


Este capítulo establece el procedimiento para determinar la contracción lineal de la porción fina de los suelos.

Esta determinación ha sido utilizada principalmente con objetivos de identificación y clasificación de suelos, quedando abierto su empleo.

7.2. Referencias



NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 3, Preparación de las muestras y Capitulo 6, Limite de consistencia.

7.3. Definiciones

7.3.1. Contracción lineal

Se define como la reducción en la mayor dimensión de un espécimen de forma prismática rectangular, elaborado con la fracción de suelo que pasa la malla 0,425 mm (N₀. 40) (véase 7.2. referencias), cuando su contenido de agua disminuye desde la correspondiente al límite liquido hasta la pérdida total de agua, expresada dicha reducción como un porcentaje de la longitud inicial del espécimen.


7.4.1. Capsula de porcelana

7.4.2. Espátula de hoja de acero flexible 75 mm de longitud y 20 mm de ancho

7.4.3. Espátula de abanico de 7,62 mm (3”)

7.4.4. Molde de lámina galvanizada rígida del N₀. 16, con una sección cuadrada de 20 mm por 20 mm y 100 mm de longitud.

7.4.5. Horno con termostato que mantenga una temperatura constante a 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C)

7.4.6. Calibrador vernier

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7.5.1 grasa o aceite

7.6. Toma de muestras

La muestra se toma del material que contenga la humedad correspondiente al límite líquido obtenido en el golpe 25 según lo indicado en 6.9.3 del capítulo 6 de esta norma mexicana.


Para la realización de esta prueba se recomienda, que el lugar no esté expuesto a cambios bruscos de temperatura, siendo la más recomendable entre los 288 K y 308 K (15°C y 35°C), si es en otras condiciones anotarlo en el registro de prueba correspondiente.

7.8. Procedimiento

Con el material preparado en las condiciones indicadas se procede a llenar el molde de prueba, al cual se le aplico previamente una capa delgada de grasa en su interior para evitar que el material se adhiera a sus paredes. El llenado del molde se efectúa en tres capas, utilizando la espátula y golpeándolo después de la colocación de cada capa contra una superficie dura; para esto último, se debe tomar el molde por sus extremos, procurando siempre que el impacto lo reciba en toda su base, lo cual se logra conservando su paralelismo entre dicha base y la superficie sobre la cual se golpea. En cada caso las operaciones de golpeo deben prolongarse lo suficiente para lograr la expulsión de aire contenido en el material colocado, lo que se pone de manifiesto cuando ya no aparecen burbujas en su superficie. A continuación se enrasa el material en el molde utilizando la espátula y se deja orear a la sombra hasta que cambie ligeramente su color, después de lo cual se coloca dentro del horno para su secado por un periodo de 20h ± 4h, a una temperatura constante de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°c). Una vez seco y frio, se extrae del horno el molde con el espécimen y a continuación se saca la barra del molde. Finalmente, se mide con el calibrador la longitud media de la barra del material seco y la longitud interior del molde, con aproximación de 0,1 mm.

7.9. Calculo

La contracción lineal se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59Donde:

CL es la contracción lineal aproximada al decimo más cercano, en porciento.

Li es la magnitud inicial de la barra de suelo húmedo, que corresponde a la longitud interior del

molde, en milímetros.

Lf es la longitud media de la barra de suelo seco, en milímetros.

7.10. Precisión

No han sido desarrollados los requerimientos para la precisión de este método.

7.10.1. Causas de error

Las causas más frecuentes de error en esta prueba son las siguientes:

a) que el molde rectangular que se emplea tenga defectos o rugosidades (golpes) en su forma interior.

b) Engrasado deficiente del interior del molde, lo que ocasiona que el espécimen se rompa al contraerse.

c) La forma incorrecta de golpear el molde, lo que puede ocasionar deficiencias de acomodo de material, como la que ocurre si para golpear el molde se sujeta solo por uno de sus extremos, originando concentraciones de material en algunos de estos.

d) No dar el número necesario de golpes a la barra para eliminar el aire contenido en el material.

e) Exponer el espécimen al sol o introducirlo al horno inmediatamente después de elaborado, originando con ello que se agriete o deforme, principalmente cuando se trata de materiales muy cohesivos.

f) Medir incorrectamente la longitud final de la barra, sobre todo cuando se rompa o arque excesivamente.

7.11. Informe

El informe de esta prueba puede ser dato completo en el informe de prueba que se realiza para la determinación de límites de consistencia al que se refiere el capítulo 6 de esta norma mexicana.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 598. METODO DE PRUEBA PARA DETERMINAR LA MASA ESPECÍFICA DE LOS SUELOS


Este capítulo establece el procedimiento para determinar la masa específica relativa y absorción de las partículas de suelo.

Esta prueba es aplicable para materiales que son retenidos en la malla N₀. 4,75 mm (N₀. 4) descrito en 87.8.1, y materiales que pasan a través de la malla N₀. 4,75 mm (N₀. 4) descrito en 8.8.2 de este capítulo.

8.2. Referencias

Este capítulo se complementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:


NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 Muestreo e identificación de muestras, capitulo 3 procedimiento para preparación de las muestras y capitulo 4 método de prueba para la determinación del conteo de agua en materiales térreos.

8.3. Definiciones

8.3.1. Masa específica o masa volumétrica

Se define como masa específica o masa volumétrica de un material, m, a la relación entre la

masa del mismo y su volumen.

8.3.2. Masa específica relativa o densidad de un material

Se llama masa especifica o densidad relativa de un material, m, a la relación entre la masa

especifica en las condiciones de temperatura y presión barométrica del lugar y la masa especifica

del agua destilada, w, en las mismas condiciones de temperatura y presión barométrica. En las

mismas condiciones de temperatura y presión barométrica.

La masa y el volumen a que se refieren las definiciones anteriores, se determinan conforme a los diferentes procedimientos descritos en los métodos de prueba, dando origen a varios conceptos de masa especifica.

8.3.3. Símbolo °


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En la práctica, en lugar de ° se emplea w, por ser aproximadamente iguales. El símbolo °,

representa la masa especifica del agua destilada a 277 K (4°C) y a una presión barométrica de

760 mm de mercurio; el valor de °, es de un gramo por cm³.

8.3.4. Absorción de un material pétreo

Se define como absorción de un material pétreo la cantidad de agua que penetra en sus partículas cuando se le deja sumergido en agua a una temperatura de 278 K a 308 K (5°c a 35°C) durante 24 h y se expresa en porciento con relación a la masa seca del material.

Si se representa esquemáticamente una muestra de suelo o una partícula de material pétreo parcialmente saturado, formada por sus fases solida, liquida y gaseosa, como se indica en la figura 7, de acuerdo con lo expresado anteriormente se establece las siguientes definiciones y relaciones volumétricas y gravimétricas.

8.3.4.1. Volumen de vacios permeables, Vvp

Son los de las partículas en las cuales penetra el agua cuando se le somete a un cierto lapso de inmersión en esta, estando formado por los huecos permeables o poros propios del material pétreo; en el caso de los suelos se incluyen también en este concepto a los espacios intergranulares. Cuando el material tiene todos sus vacios permeables llenos de agua se dice que está saturado.

8.3.4.2. Volumen de vacios impermeables, Vvi

Son los de las partículas de un suelo o material pétreo, en los cuales no puede penetrar el agua durante un cierto lapso de inmersión en ella. Véase figura 7.

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FIGURA 7.- Fases de un suelo

Donde:

Vvi es el volumen de los vacios impermeablesVvp es el volumen de los vacios permeablesVw es el volumen de la fase liquida o volumen de aguaVa es el volumen de la fase gaseosa o volumen de aireWm es la masa total de la muestraWs es la masa de la fase solidaWw es la masa de la fase liquida o masa de aguaWa es la masa de la fase gaseosa = 0

8.3.5. Volumen de vacios, Vv

Es la suma de los vacios permeables y de los vacios impermeables de un suelo o material pétreo.

8.3.6. Masa especifica del suelo o material pétreo, m,

Masa especifica del suelo o del material pétreo seco, d, en gramos por centímetro cubico (g/cm³)

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En este caso se considera el volumen total del suelo o material pétreo, designan doce

comúnmente a la masa especifico, , como peso volumétrico, el cual se acostumbra expresarlo

en kilogramos por metro cubico. En la práctica el volumen impermeable, Vvi, se considera incluido en el volumen de sólidos, Vs, ya que es difícil determinarlo separadamente.

8.3.7. Masa especifica del suelo o del material pétreo seco,

Masa especifica del suelo o del material pétreo seco, , en gramos por centímetro cubico (g/cm³).

Este es un caso particular en , en donde Ww, es igual a cero (0) y generalmente se le designa

como masa volumétrica del material seco expresándolo por kilogramos por metro cubico (Kg/m³)

8.3.8. Masa específica del suelo saturado o del material pétreo saturado o superficialmente

seco,

Masa especifica del suelo saturado o del material pétreo saturado y superficialmente seco, ,

en gramos por centímetro cubico (g/cm³).

Este es otro caso particular de , Wws, es el peso del agua de saturación del suelo o del

material pétreo, siendo esta la que ocupa todos los vacios permeables.

8.3.9. Masa especifica de la fase solida del suelo o del material pétreo,

Masa especifica de la fase solida del suelo o del material pétreo, , en gramos por centímetro

cubico (g/cm³).

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8.3.10. Masa específica aparente de la fase solida del suelo o del material pétreo,

Masa especifica aparente de la fase solida del suelo o del material pétreo, , en g/cm³.

8.3.11. Masa especifica relativa del suelo o del material pétreo, Sm

Masa especifica relativa del suelo o del material pétreo, Sm, que es un numero adimensional.

En donde Ww, es la masa del agua que contenga el suelo o material pétreo.

8.3.12. Masa especifica relativa del suelo o del material pétreo seco, Sd

8.3.13. Masa específica relativa del suelo saturado o del material pétreo saturado o parcialmente seco, Ssat

Masa especifica relativa del suelo saturado o del material pétreo saturado y parcialmente seco, Ssat, que es un numero adimensional.

En donde Wws, es la masa del agua de saturación del suelo o del material pétreo.

8.3.14. Masa específica relativa de la fase solida del suelo o el material petreo, Ss

Masa especifica relativa de la fase solida del suelo o el material pétreo, Ss, que es un numero adimensional. A este valor se le conoce comúnmente como densidad.

8.3.15. Masa específica relativa aparente del suelo o del material pétreo, Sap

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Masa especifica relativa aparente del suelo o del material pétreo, Sap, que es un numero adimensional. A este valor se le conoce comúnmente como densidad aparente.

8.4. Equipos, aparatos e instrumentos

Según el método a emplear los aparatos, equipo y materiales son los siguientes:

8.4.1. Para materiales que son retenidos en la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.4.1.1. Malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.4.1.2. Balanza con capacidad mayor de 5 kg con aproximación de 0,5 g

8.4.1.3. Canastilla de malla metálica, con abertura de 3,35 mm (N₀. 8), de aproximadamente 20 cm de diámetro y 20 cm de altura o material metálico similar.

8.4.1.4. Recipiente adecuado para sumergir la canastilla en agua y el material.

8.4.1.5. Dispositivo adecuado para suspender la canastilla del centro del platillo de la balanza. El alambre utilizado en este dispositivo debe de ser del diámetro más pequeño posible para reducir al mínimo los efectos de la longitud sumergida del mismo, como se muestra en la figura 8.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59FIGURA 8.- Equipo para determinar la masa específica

8.4.1.6. Horno provisto de control de temperatura, que permite mantenerla constante a 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

8.4.1.7. Desecador de cristal.

8.4.1.8. Cloruro de calcio.

8.4.1.9. Lienzo absorbente.

87.4.1.10. Picnómetro como se muestra en la figura 9 que cumpla con las tolerancias comerciales.

FIGURA 9.- picnómetro

8.4.1.11. Probeta de 1 000 mL.

8.4.2. Para materiales que pasan a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.4.2.1. Matraz aforado de vidrio refractario, de cuello largo y fondo plano, de 500 mL de capacidad.

8.4.2.2. Malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.4.2.3. Balanza con sensibilidad de 0,01 g.

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8.4.2.4. Termómetro graduado de 273 K a 323 K (0°C a 50°C), con subdivisiones a cada 1 K (1°C).

8.4.2.5. Parrilla eléctrica o fuente de calor de función similar.

8.4.2.6. Desecador de cristal.

8.4.2.7. Trampa de vacio o dispositivo neumático de succión capaz de producir un vacio máximo correspondiente a 100 mm Hg (0,136 kg/cm²).

8.4.2.8. Batidora.

8.4.2.9. Cuenta gotas o pipeta de vidrio o metal.

8.4.2.10. Molde de latón o acero inoxidable en forma de cono truncado de 40 mm de diámetro en la base superior, 90 mm de diámetro en la inferior, con 75 mm de diámetro de altura. El espesor de la lámina será de 0,8 mm como mínimo, para todas las medidas se permite una tolerancia de ± 3 mm.

8.4.2.11. Pisón metálico con masa de 340 g ± 15 g, con los extremos planos y de un diámetro de 25 mm ± 3 mm.

8.4.2.12. Espátulas.

8.4.2.13. Capsula de porcelana.

8.4.2.14. Embudo.


8.5.1. Para materiales que son retenidos en la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.5.1.8. Cloruro de calcio.

8.5.1.9. Lienzo absorbente.

8.5.2. Para materiales que pasan a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.5.2.1. Agua destilada.

8.5.2.2. Cloruro de calcio anhidro.

8.5.2.3. Alcohol.

8.5.2.4. Éter sulfúrico.

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8.5.2.5. Mezcla crómica para lavado, que se obtiene disolviendo en caliente 60 g de bicromato de potasio, en 300 mL de agua destilada, a la cual se le adiciona en frio 450 Ml de acido sulfúrico comercial.

8.5.2.6. Papel absorbente.


8.6.1. de una muestra preparada como se indica en el capítulo 3 de esta norma mexicana, se toma 5 kg y se le elimina mediante tamizado la fracción que pasa a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4); a continuación se obtiene por cuarteo, el retenido de dicha malla, una porción representativa de 1 000 g aproximadamente.

8.6.2. Preparación de la muestra para suelos arcillosos o cohesivos que pasan a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.6.2.1. Del material previamente secado, disgregado y cuarteado de acuerdo con el procedimiento indicado en el capítulo 3 de esta norma mexicana, se obtiene por cribado a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4), una porción de 100 g, aproximadamente, de la fracción que pasa dicha malla.

8.6.2.2. Se deposita este material en una capsula, se adiciona agua destilada hasta completar aproximadamente 250 mL y se hace funcionar dicho aparato durante un lapso de 15 min, aproximadamente, para formar una suspensión uniforme.

8.6.3. Preparación de la muestra para suelos arenosos y no cohesivos que pasan por la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.6.3.1. Del material previamente secado, disgregado y cuarteado de acuerdo con los procedimientos indicados en el capítulo 3 de esta norma mexicana ( véase 8.2 referencias), se obtiene por tamizado en la malla 4,75 mm (N₀. 4), una porción de 1 000 g, aproximadamente, de la fracción que pase dicha malla.

8.6.3.2. Se seca el material hasta masa constante, a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C) y se deja enfriar a la temperatura ambiente hasta que se pueda manipular.

8.6.3.3. Se sumerge el material en un vaso de agua limpia a una temperatura de 278 K a 308 K (5°C a 35°C) y se mantiene en estas condiciones durante 24 h.

8.6.3.4. Se detecta el agua, se extiende el material sobre una superficie plana no absorbente y se aplica una corriente de aire a la vez que se remueve en forma continua para asegurar un secado uniforme.

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8.6.3.5. Se coloca el molde cónico sobre una superficie plana apoyándolo en su base de mayor diámetro y se llena con material parcialmente seco, al cual se le aplican 25 golpes suaves con el pisón, durante la aplicación de los golpes de ser necesario se adiciona material de tal forma que al terminar los golpes el cono se encuentre parcialmente lleno, después de lo cual se levanta verticalmente el molde. Si el material contiene humedad superficial mantendrá la forma cónica; en este caso, se continua la operación de secado, repitiendo frecuentemente el procedimiento del cono antes descrito, hasta que al levantar este, el material no mantenga la forma cónica, lo que indica que ya no contiene humedad superficial. Si al efectuar la prueba por primera vez, el material no mantiene la forma cónica se le agrega unos centímetros cúbicos de agua, se mezcla perfectamente y se deja en reposo en un recipiente cubierto, durante un tiempo mínimo de 30 min y se repite la operación de secado que indica en este párrafo, hasta obtener el secado superficial.

8.6.4. Del material obtenido como se indica en los incisos 8.6.2. ó 8.6.3, se pesa una cantidad de 100 g a 500 g y se registra esta masa como Wsat.


Esta prueba debe realizarse en un lugar que no esté expuesto a cambios bruscos de temperatura.

8.8. Procedimiento

8.8.1. Método de prueba para materiales que son retenidos en la malla 4,75 mm (N₀. 4)

8.8.1.1. Se lava el material retenido en la malla 4,75 mm (N₀. 4), con el fin de eliminar una película de polvo o material extraño que contenga.

8.8.1.2. Se seca la fracción lavada hasta una masa constante y a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C). Se deja enfriar a la temperatura ambiente durante una a tres horas.

8.8.1.3. La muestra lavada se sumerge en agua limpia a una temperatura de 278 K a 308 K (5°C a 35°C), y se mantiene en estas condiciones durante 24 h.

8.8.1.4. Transcurrido el tiempo, se extrae la muestra del agua y se rola sobre el lienzo absorbente ligeramente humedecido para secarla superficialmente. Las partículas más grandes se secan en forma individual.

8.8.1.5. Se pesa la canastilla vacía y sumergida en agua y se registra esta masa como Wc, en gramos.

8.8.1.6. Se pesa el material saturado y superficialmente seco y se registra esta masa como W1, en gramos.

8.8.1.7. Inmediatamente después se coloca el material dentro de la canastilla de alambre, se sumergen ambos en agua limpia a temperatura ambiente y se suspende en el centro del platillo de la balanza por medio del dispositivo previsto para tal fin. La canastilla se debe sumergir a una

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profundidad adecuada para que esta y el material quede completamente cubierto por el agua durante la operación de pesado. Cuando se aprecia que no salen burbujas de la canastilla y el material sumergido, se determina en estas condiciones la masa del material con la canastilla, anotándolo como W2, en gramos.

8.8.1.8. Se extrae el agua la canastilla con la muestra y se coloca esta última dentro del horno a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C), para su secado hasta masa constante.

8.8.1.9. Después de sacada la muestra se deja enfriar dentro del secador hasta que alcance la temperatura ambiente y a continuación, se determina la masa y se anota esta como Ws, en gramos.

8.8.1.10. Se determina la masa del material sumergido en el agua restando la masa W2, la masa Wc, de la canastilla sumergida y se anota como W3, en gramos.

8.8.1.11. Las masas específicas relativas y la absorción del material pétreo se calcula como se indica en 8.9, tomando en cuenta los conceptos establecidos en 8.3 de esta norma mexicana, los cuales se ilustran en la figura 10.

FIGURA 10.- Esquema de una partícula de material pétreo saturado

8.8.1.1.1. Cuando no se requiere mucha precisión en la determinación de las masas específicas relativas mencionadas en este inciso, el volumen del material, Vm, se puede determinar por desalojamiento volumétrico utilizando un picnómetro, figura 9 y procedimiento como se indica a continuación:

8.8.1.1.2. Se coloca el picnómetro en una superficie horizontal estable y se llena en agua hasta el nivel de derrame, dejando abierto el grifo de salida y colocando debidamente centrada y apoyada una probeta de 1 000 mL para recibir el agua que desaloje la muestra.

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8.8.1.1.3. Estando el material saturado y superficialmente seco, se determina su masa y se registra como W1, en gramos; a continuación, se depositan cuidadosamente en el picnómetro las partículas de dicho material y simultáneamente se recogen en la probeta de agua desalojada.

8.8.1.1.4. Una vez que ha terminado de escurrir el agua a la probeta se lee en esta el volumen desalojado con aproximación al milímetro, anotándose como, Vm.

8.8.1.1.5. Se saca la muestra del picnómetro, se coloca dentro del horno a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C), y se seca hasta que la muestra sea constante, después de lo cual se retira del saca del horno y se deja enfriar dentro del desecador hasta que alcance la temperatura ambiente; a continuación, se determina su masa y se anota este como Ws, en gramos.

8.8.1.1.6. Las muestras especificas del material pétreo y en su caso la absorción se determina aplicando las formulas del capítulo 8.9. De esta norma, excepto para la masa específica relativa aparente o densidad aparente, Sap, se calculara empleando la siguiente expresión:

8.8.2. Método de prueba para materiales que pasan la malla 4,75 mm (N₀. 4).

Antes de proceder a efectuar la prueba se debe limpiar el matraz y en caso de que no se encuentre calibrado, se procede a hacerlo en forma que a continuación se indica:

8.8.2.1. Se lava el matraz con la mezcla crómica para eliminar la grasa que pueda tener adherida en su interior.

8.8.2.2. Se enjuaga con agua destilada y se escurre perfectamente, bañando a continuación su pared interior con alcohol para eliminar los residuos de agua.

8.8.2.3. Para finalizar el lavado se enjuaga nuevamente el matraz con éter sulfúrico y con objeto de facilitar la eliminación de este, se coloca el matraz en un soporte con la boca libre hacia abajo, durante 10 min o el tiempo necesario para su secado.

8.8.2.4. Se determina la masa del matraz seco y limpio y se anota esta masa como Wf, en gramos.

8.8.2.5. Se llena el matraz con agua destilada, que se encuentre a la temperatura ambiente, hasta 5 mm debajo de la marca de aforo, aproximadamente, dejándola reposar durante unos minutos.

8.8.2.6. Se verifica si la temperatura del agua dentro del matraz es uniforme, tomando lecturas con el termómetro a diferentes profundidades. Si la temperatura no es uniforme, se agita

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suavemente le agua con el termómetro. Si la diferencia de temperaturas es relativamente grande, se tapa con la palma de la mano el matraz y se voltea lentamente procurando evitar la formación de burbujas, se mide la temperatura del agua colocando el bulbo del termómetro en el centro del matraz y se anota dicha temperatura.

8.8.2.7. Se agrega agua destilada, utilizando el cuentagotas hasta que la parte inferior del menisco coincida con la marca de aforo.

8.8.2.8. Se seca cuidadosamente el interior del cuello del matraz, con un papel absorbente enrollado, sin tocar el menisco.

8.8.2.9. Se determina la masa del matraz lleno de agua y se anota esta masa como Wfw, en gramos.

8.8.2.10. A continuación se efectúa cuantas determinaciones sean necesarias para la obtención de una buena calibración del matraz Wwf, entre las temperaturas de trabajo del laboratorio, siguiendo las indicaciones de los incisos 8.8.2.6. a 8.8.2.10.

8.8.2.11. Finalmente se dibuja la curva de calibración del matraz en un sistema de ejes coordenadas, marcando las temperaturas en la escala horizontal y las masas Wwf, en la escala vertical. Debe obtenerse una curva suave y que satisfaga las necesidades para la realización de la prueba.

8.8.2.12. Inmediatamente después de preparar la muestra con forme a lo indicado en 8.8.2 y 8.8.3, de esta norma, utilizando el embudo se coloca cuidadosamente esta en el matraz limpio y se le vierte agua destilada, hasta la mitad de su volumen, aproximadamente.

8.8.2.13. Empleando el dispositivo de succión, se aplica vacio al matraz durante 15 min, con objeto de extraer el aire contenido en la muestra; para facilitar este proceso se agita cuidadosamente la suspensión con un movimiento giratorio del matraz alrededor de su eje, la succión máxima que se aplique no debe exceder de 100mmHg (0,136 kg/cm²).

8.8.2.14. En caso de no contar con el dispositivo de succión, para el mismo fin debe calentarse el matraz para lograr una ebullición moderada durante 20 min como mínimo, haciendo girar alrededor de su eje para acelerar la eliminación de aire atrapado en el material,

posteriormente debe dejar enfriar la suspensión hasta una temperatura cercana a la del ambiente y dentro del intervalo de calibración del matraz.

8.8.2.15. Se agrega cuidadosamente agua destilada hasta la marca de aforo y se vuelve a aplicar el vacio, para asegurar que no haya quedado aire atrapado en la muestra, lo cual ocurrirá cuando ya no se observe ninguna variación en el nivel del menisco.

8.8.2.16. En el caso de haberse aplicado ebullición únicamente se agrega agua hasta la marca de aforo.

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8.8.2.17. Una vez que se ha logrado eliminar el aire de la suspensión, debe hacerse coincidir el nivel inferior del menisco con la marca de aforo; para esto si es necesario, se quita o agrega agua destilada, utilizando el cuentagotas.

8.8.2.18. Se secan cuidadosamente la superficie exterior del matraz y el interior del cuello del mismo; para esta última operación se puede emplear un papel absorbente enrollado, evitando tocar y perturbar el menisco.

8.8.2.19. Se determina la masa del matraz con el suelo y el agua, anotando esta masa como, Wfsw, en gramos.

8.8.2.20. Se tapa el matraz y se invierte varias veces en forma cuidadosa, con el fin de uniformizar la temperatura de la suspensión y a continuación se coloca el bulbo del termómetro en el centro del matraz, y la temperatura que registre es considerada como la de la prueba.

8.8.2.21 una vez concluidas las etapas anteriores, se vierte toda la suspensión a una capsula de porcelana, empleando toda el agua necesaria para arrastrar todas las partículas del suelo y se deja reposar durante 24 h. se elimina el agua sobrante mediante una cuidadosa decantación y se lleva la muestra al horno para su secado total de a masa constante, a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C); se determina y se anota la masa seca de la muestra, Ws, en gramos; en los casos en los que la masa de suelo empleada ya es conocida, se puede verificar de ser necesario.

8.8.2.22. En el caso de arenas, el periodo de reposo puede reducirse hasta que se observe limpio el tirante de agua, continuando la prueba en la forma descrita en el inciso 8.8.2.21 de esta norma.

8.8.3. Procedimiento para materiales que pasan a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4).

8.8.3.1. Un matraz limpio de 500 cm³ previamente cribado, se determina su masa con 100 cm³ de agua destilada y se registra su masa como Wm (masa de matraz más agua antes de agregar los sólidos).

8.8.3.2. El material seco (aproximadamente 60 g) se vierte en el matraz con agua, esta operación se facilita mediante el empleo de un embudo de material no absorbente, posteriormente se determina la masa y se registra como Wms (masa del matraz más agua mas sólidos).

8.8.3.3. Posteriormente se desprende el material que haya quedado adherido al interior del cuello del matraz empleando la piseta con agua destilada, se mueve el material para homogenizarlo y se le adiciona más agua destilada para bajar el material que allá quedado en el globo del matraz.

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8.8.3.4. A continuación se repite lo descrito en el inciso del 8.8.2.13 al 8.8.2.20 inclusive.

8.9. Calculo

8.9.1. Masa especifica relativa Sd, del material seco, numero adimensional.

8.9.2. Masa especifica relativa del material saturado y superficialmente seco, Ssat, numero dimensional.

8.9.3. Masa específica relativa aparente o densidad aparente de la clase solida, Sap, del material, numero adimensional.

8.9.4. Absorción del material, Wab, en porciento.

En las formulas anteriores:

W1 Es la masa del material saturado y superficialmente seco, en gramos.

W2 Es la masa del material saturado incluyendo la canastilla, sumergida en agua a

a temperatura ambiente.

W3 Es la masa del material saturado y sumergido en agua, en gramos.

Ws Es la masa del material seco al horno, en gramos.

8.9.5. La masa especifica relativa del material seco, Sd, aplicable al caso de suelos no cohesivos.

8.9.6. La masa especifica relativa del material saturado y superficialmente seco, Ssat, aplicable al caso de suelos no cohesivos.

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8.9.7. La masa especifica relativa aparente de la fase solida, Sap, aplicable tanto suelos cohesivos como no cohesivos.

8.9.8. Absorción, Wab, en por ciento, aplicable a suelos no cohesivos.

En las formulas anteriores:

Ws Es la masa del suelo seco en gramos.

Wfw Es la masa del matraz lleno de agua a la temperatura de prueba, determinado de la curva de calibración del matraz, en gramos.

Wsat Es la masa del suelo no cohesivo, saturado y superficialmente seco, en gramos.

Wfsw Es la masa del matraz conteniendo al suelo y agua hasta la marca de aforo a la temperatura de prueba, en gramos.

8.9.9. El método de desalojamiento volumétrico utilizando el picnómetro para obtener el volumen del material Vm, inciso 8.8.1.1.1, sin embargo es una alternativa que se puede presentar en las pruebas de mecánica de suelos donde no exista otro método que emplear.

8.9.10. Con los procedimientos antes descritos en los incisos 8.8.2 se obtiene las masas especificadas de los suelos con una exactitud de 0,01 para uso general; cuando se requiera mayor precisión debe repetirse la prueba de que se trate, hasta lograr que dos de los resultados tenga una discrepancia menor de ± 0,02 respecto al promedio de los valores obtenidos de las pruebas efectuadas.

8.10. Precisión

No ha sido desarrollada precisión alguna para este método.

8.11. Informe

8.11.1. Se debe informar el método utilizado en la prueba.

8.12. Bibliografía

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Mecánica de suelos, instructivo para ensayes de suelos, secretaria de hidráulicos, México, 1970.

Manual de diseño de obras civiles, comisión federal de electricidad, México, (1979) B2.2 propiedades físicas y mecánica de los suelos.

Mecánica de suelos, (1980) Eulalio Juárez B. y Alfonso pico R., tomo I.

ASTM Norma D-854-93 Stándar Test Method for SPECIFIC GRAVITY OF SOILS

8.13. Apéndice informativo

8.13.1. Posibles errores

Algunos posibles errores pueden ocurrir durante el desarrollo de la prueba, los más comunes se describen a continuación

8.13.1.1. Remoción incompleta de aire atrapado en el suelo

8.13.1.2. Secado defectuoso del interior del cuello y del exterior del matraz. Este error puede ocurrir especialmente cuando se está calibrando el matraz con agua a temperatura inferior a la temperatura ambiente ya que el agua se condensa en el exterior del matraz cuando se determina su masa a la temperatura ambiente.

8.13.1.3. Precisión insuficiente al determinar su masa en varias ocasiones. Debe emplearse la misma balanza para la calibración del matraz y para las pruebas subsecuentes de determinación de densidad de sólidos.

NOTA 3: indicar en la calibración del matraz que la balanza se empleo para la misma.

8.13.1.4. Falta de cuidado en llenar el matraz aforado exactamente hasta la marca de calibración (una gota de agua tiene un volumen aproximado de 0,04 cm³). Este error puede reducirse tomando el promedio de varias lecturas a la misma temperatura.

8.13.1.5. Temperatura no uniforme dentro del matraz (verifique la variación de temperatura en diversos puntos durante la medición).

8.13.1.6. Perdida de material durante la prueba.

8.13.1.7. Secado incompleto al fin de la prueba o bien absorción higroscópica de agua de la muestra secada al horno si el desecador contiene material con poder de absorción de humedad agotado.

9. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LA MASA VOLUMETRICA SECA MAXIMA Y EL CONTENIDO DE AGUA ÓPTIMO

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9.1. Objetivo

Este capítulo establece el método de prueba para la determinación de la masa volumétrica seca máxima y contenido de agua optimo en suelos cohesivos y granulares.

9.2. Campo de aplicación

Esta prueba se aplica para referenciar la compactación de suelos y materiales pétreos utilizados en la construcción de estructuras terreas.

Este capítulo incluye 9 tipos de prueba (Proctor, y de ASHTTO modificada y de porter estándar) y la aplicación de cada una depende de las características de los equipos de compactación, de las características físicas de los materiales y debe quedar definido en el proyecto de las obras.

Para materiales puramente granulares no se recomienda el método de prueba proctor.

Para los tipos de prueba A y B se requiere que todo el material pase a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4).

Los tipos de prueba C y D se realizan con aquellos materiales en que se tiene retenido en la malla 4,75 mm (N₀. 4) y se realiza la prueba utilizando la fracción que pasa la malla de 19 mm (3/4”)

La selección entre moldes pequeños o grandes depende de los problemas de cada obra en particular y para asegurar reproducibilidad.

9.3. Referencias

Esta norma mexicana, se complementa con las siguientes normas mexicanas:


NMX-C-416-2003-ONNCCE Capitulo 2.- Procedimiento de muestreo e identificación de muestras, capitulo 3.- Procedimiento para la preparación de muestras y capitulo 4.- Método de prueba para la determinación del contenido de agua

9.4. Definiciones

9.4.1. Masa volumétrica seca máxima

Es la mayor relación de masa entre volumen que puede obtenerse en un material al reducir al mínimo los vacios entre sus partículas solidas al aplicar mecánicamente una energía específica.

9.4.2. Contenido de agua optimo

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Es aquella cantidad de agua que propicie una acción lubricante en el material para obtener el mínimo de vacios entre sus partículas solidas al aplicar mecánicamente una energía específica.

9.5. Equipo

9.5.1. Equipo de compactación

Debe estar compuesto de un cilindro metálico de masa conocida, una placa de base metálica, de 9,5 mm de espesor como mínimo, la cual se asegura convenientemente al cilindro; una extensión o collarín removible de 60,3 mm de altura exterior, con diámetro interior igual al del cilindro, según lo indica en la tabla 3. (Véase figura 11)

9.5.2. Pisón

El pisón debe ser metálico, con dimensiones y masa según la tabla 3 con superficie circular de apisonado de 50,8 mm de diámetro, acoplado a una aguja metálica tubular, para que tenga una caída libre según la tabla 3. (Véase figura 11)

FIGURA 11. Aditamentos para la prueba

9.5.3. Regla metálica

Debe ser de arista cortante y de 250 mm de largo, aproximadamente.

9.5.4. Balanza

Con capacidad mínima de 10 kg y aproximación de 0,1 g y balanza con sensibilidad de 0,01 g

9.5.5. Horno

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Con temperatura controlable y constante de 383 K 5 K (110°C ± 5°C) o estufa de gas que cumpla con las mismas condiciones

9.5.6. Base de concreto o de otra base similar

Esta debe ser de forma cubica o cilíndrica con dimensiones mínimas de 400 mm por lado (o diámetro) y con un peso de 91 kg como mínimo

9.5.7. Probetas con capacidades de 500 mL y de 1 000 mL, ambas con y graduaciones de 10 mL y otra de 100 mL con graduaciones a cada mililitro.

9.5.8. Cribas como se describen a continuación N₀. 25,0 mm (1”) N₀.19,0 mm (3/4”) N₀. 9,5 mm

(3/8”) y N₀. 4,75 mm (N₀. 4).

9.5.9. Charolas metálicas resistentes, con dimensiones suficientes para poder extender la muestra.

9.5.10. Prensa porter con capacidad suficiente para la aplicación de la carga requerida para la prueba.

9.5.11. Varilla metálica con punta semiesférica de 19,9 mm (5/8”) y de 600 mm de longitud.

9.5.12. Calibrador vernier.


9.6.1. Capsulas metálicas correspondientes al tamaño de la muestra (para determinar el contenido de agua).

9.7. Muestras

9.7.1. De una muestra obtenida según el capítulo 2 de esta norma mexicana, con la que se pretenda construir una estructura terrea o bien del material que ya forma parte de la misma, se obtiene una muestra reducida de aproximadamente 3 kg a 6 kg dependiendo de la prueba que se

pretenda realizar preparándola según el capítulo 3 de esta norma mexicana, de tal manera que las características de esta porción obtenida deben ser representativas del conjunto.


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9.8.1. Hasta el momento de la elaboración de la presente norma mexicana no se tiene investigación suficiente, solo se indica en forma preliminar la conveniencia de que la prueba se realice en un local cerrado, sin cambios bruscos de temperatura, y a temperatura ambiente.

9.9. Procedimiento

9.9.1. Método de prueba dinámica (proctor)

9.9.1.1. Se le agrega a la muestra de prueba la cantidad de agua necesaria para que al ser repartida uniformemente, se tenga una humedad inferior en 4% a 6% a la optima estimada. La impregnación se recomienda hacerse a punto de neblina.

9.9.1.2. En el caso de los suelos cohesivos que pasan la malla 4,75 mm (N₀. 4) se considera que cumplen lo anterior cuando presenta una consistencia tal que, al comprimir una porción de la muestra con la palma de la mano, no deje partículas adheridas en esta, ni la humedezca y que a la vez, el material comprimido pueda tomarse con dos dedos sin que se desmorone.

9.9.1.3. Se tamiza la muestra de prueba a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4), disgregando los grumos que se hayan formado durante la incorporación del agua. Se mezcla cuidadosamente la muestra para homogeneizarla, se disgregan los grumos y se llena el cilindro en tres capas de aproximadamente la misma altura, se coloca una porción en el cilindro de prueba, se apoya sobre la base y se compactación el numero de golpes del pisón indicado en la tabla 3, manteniendo la altura de caída estipulada, y repartiendo uniformemente los golpes en la superficie de la capa, y se repiten estas operaciones en las siguientes 2 capas.

Se debe evitar el rebote del pisón en la parte superior de la guía.

9.9.1.4. No se debe inclinar la guía más de 5° de la vertical y aplicar los golpes uniformemente sin exceder de una velocidad de 1,4s por golpe.

La tabla 3 especifica las medidas que deben cumplir los moldes para las pruebas que requieren determinar la masa volumétrica seca máxima así como el molde para la realización de la prueba porter estándar de california.

TABLA 3.- Medidas que deben cumplir los moldes para las pruebas

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En P A se descarta el material grueso mayor a la malla 4,75 mm (N₀. 4) hasta un 7 % y si el retenido es mayor se debe realizar la prueba de acuerdo al AASTHO C M sin hacer corrección por sobre tamaño.

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En P C Se debe descartar el material mayor a la malla 19,0 mm (3/4”) cuando se tenga hasta un 10 % retenido y en caso de mayor porcentaje retenido se usara el molde de mayor diámetro el pisón con la masa de 4 540 g ± 10 g

9.9.1.5. terminada la compactación, se retira la extensión del molde y se verifica que el material no sobresalga del cilindro en un espesor de 6 mm a 10 mm, pues de lo contrario la prueba debe repetirse utilizando de preferencia una nueva muestra con masa ligeramente menor que el inicial; retirando los granos de suelo que sobresalgan y sustituyendo con material más pequeño las oquedades resultantes, se enrasa cuidadosamente el espécimen con la regla metálica y se deposita en una charola el material excedente. A continuación se determina la masa del cilindro con su contenido y se anota en la hoja de registro su valor Wi en gramos.

9.9.1.6. Se saca el espécimen del cilindro, se corta longitudinalmente y de su parte central se obtiene una porción representativa de 100 g a 500 g a la que se le determina el contenido de agua, según lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana.

9.9.1.7. se incorpora las fracciones del espécimen al material que sobre al enrasarlo, se disgregan los grumos, se agrega de uno a dos porciento de agua aproximadamente, con respecto a la masa inicial de la muestra y se repiten los pasos descritos en los incisos del 9.9.1.3 al 9.9.1.6 de este párrafo. En materiales degradables no se recomienda el rehusó del material ya compactado, siendo necesario emplear muestras individuales para cada determinación.

9.9.1.8. Con la misma muestra de prueba se repite lo indicado en 9.9.1.7 incrementando sucesivamente su contenido de agua, hasta que la muestra este muy húmeda y el último espécimen elaborado presenta una una disminución apreciable en su masa con respecto al anterior.

9.9.1.9. Para definir convenientemente la variación de la masa volumétrica de los especímenes elaborados, se requiere que las determinaciones sean cinco como mínimo, así también, que en la segunda determinación la masa del cilindro con el espécimen húmedo, sea mayor que en la primera, la tercera mayor que la segunda y así sucesivamente y que en la penúltima determinación sea mayor que en la última.

9.9.2. Método de prueba estática (porter)

9.9.2.1. Después de haber obtenido y preparado la muestra de acuerdo a lo descrito en los capítulos 2 y 3 de esta norma mexicana; y pasado a través de la malla N₀. 25,0 mm (1”), hasta obtener una muestra de 25 kg a 30 kg, si la muestra contiene más del 15 % de material retenido en dicha malla, se sustituye este retenido en peso con material que pase a través de la malla de 25,0 mm (1”) y sea retenida en la malla de 4,75 mm (N₀. 4), se incorpora el peso requerido a la muestra, para tener una muestra total representativa, la cual se cuartea hasta obtener 5 o 6 porciones de 5kg cada una representativas de la muestra total.

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A una de las porciones se le adiciona la cantidad de agua necesaria para que al tomar una fracción del material con la mano y aprisionándola, esta no se desmorone fácilmente y se humedezca ligeramente la palma de la mano, se cubre el material homogeneizado para la primera porción evitando que el material pierda humedad.

9.9.2.2. a continuación se coloca el material en el molde porter según lo especificado en la tabla 3, del cual se deben conocer sus características, se coloca el material dentro del molde en 3 capas acomodándolo cada capa con 25 penetraciones proporcionadas con la varilla metálica de 15,9 mm (5/8”); una vez hecho esto, se coloca el molde que contenga el material, en la prensa porter y se le aplica la carga estática con una presión de 140,6 kg/cm², aplicando la carga total lentamente en un periodo de tiempo de 5 min una vez aplicada la carga esta se mantiene por espacio de 1 min, en este lapso de tiempo se observa para ver si en la parte inferior del molden aparecen 2 gotas de agua, esto indica que la muestra tiene la humedad optima, si esto no ocurriera se repite la prueba con otra porción de material de la muestra total, preparada con mayor o menor cantidad de agua, según sea el caso siguiendo los casos descritos en 9.9.2.2 al 9.9.2.3, hasta que se obtenga la condición en el material de humedad optima.

9.9.2.3. cuando se haya logrado la condición del material compactado con la humedad optima, se obtiene con la ayuda del calibrador vernier la altura real del espécimen dentro del molde, se determina la masa del molde con el material ya compactado y se registra los datos obtenidos en el registro correspondiente, del material sobrante se determina el contenido de agua de acuerdo con lo descrito en el capítulo 4 de esta norma mexicana, estas son las condiciones para conocer los datos del peso volumétrico seco máximo y humedad optima.

9.10. Calculo

9.10.1. Método de prueba dinámica (proctor)

9.10.1.1. Se calcula el contenido de agua de cada espécimen expresándolo en por ciento, según lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana por medio de la siguiente formula y se anota su valor en la hoja de registro.

Donde:

m es la masa volumétrica del material húmedo, en kg/m³.

Wi es la masa del material húmedo compactado más la masa del cilindro, en g

Wt es la masa del cilindro en g

V es el volumen del cilindro, en mL

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9.10.1.2. Se calcula la masa volumétrica de cada espécimen en estado seco, mediante la siguiente formula y se anota su valor en la hoja de registro.

Donde:

d es la masa volumétrica de cada espécimen en estado seco, en kg/m³.

es la masa volumétrica del espécimen húmedo, en kg/m³.

W₀ es el contenido de agua, en por ciento.

9.10.1.4. se determina la masa volumétrica seca máxima del material partiendo de una curva trazada con los datos obtenidos de las pruebas realizadas con los diferentes contenidos de agua, en donde las ordenadas representan las masas volumétricas secas y las abscisas los contenidos de agua, de cada uno de los especímenes. El punto más alto de dicha curva es el que representa

la masa volumétrica seca máxima d máx., y el contenido de agua correspondiente Wopt, es la

optima del material, se reporta en kg/m³ y en por ciento respectivamente.

9.10.2. Método de prueba estática (porter)

9.10.2.1. Se calcula el contenido de agua de cada espécimen expresándolo en por ciento, según lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana.

9.10.2.2. Se calcula la masa volumétrica del material húmedo por medio de la siguiente formula y se anota su valor en la hoja de registro.

Donde:

m es la masa volumétrica del material húmedo, en kg/m³

Wi es la masa del material húmedo compactado más la masa del cilindro, en g

Wt es la masa del cilindro en g

V es el volumen del material compactado, en cm³.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 598.10.2.3. Se calcula la masa volumétrica de cada espécimen en estado seco, mediante la siguiente formula y se anota su valor en la hoja de registro.

Donde:

d es la masa volumétrica seca máxima, en kg/m³

m es la masa volumétrica del material húmedo, en kg/m³

W₀ es el contenido de agua, en por ciento.

9.10.2.4. Se expresa el resultado como masa volumétrica seca máxima y humedad optima.

9.11. Precisión

Los requerimientos para la precisión y exactitud de este método no han sido desarrollados.

9.12. Informe

Los resultados de la masa volumétrica seca máxima se reportan con 3 cifras significativas y la humedad óptima se reporta con 1 cifra significativa; indicando el tipo de prueba empleado según la tabla 3 colocando una letra mayúscula antes del resultado.

Por ejemplo: BE 1 340 kg/m³, 11,8 %

9.13. Bibliografía

ASTM-D-698-93 Stándar Test Methods for MOISTURE – DENSITY RELATIONS OF SOILS AND SOIL – AGGREGATE MIXTURES USING 5.5 – lb (2.49-kg) RAMMER AND 12 – in. (305 mm) DROP.

SCT 6 – 002 – K – 03 – 170. (1997) MATERIALES PARA TERRACERIAS.

9.14. Apéndice

9.14.1. La energía teórica de compactación que se indica en la tabla 3 está referida al volumen del molde y está calculada con la expresión siguiente:


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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 59Donde:

E es la energía específica

N es el número de golpes del pisón compactador por cada una de las capas que se acomoda el suelo en el molde de compactación.

n es el numero de capas que se disponen hasta llegar al molde.

W es el peso del pisón compactador.

H es la altura de caída del pisón, al aplicar los impactos al suelo.

V es el volumen total del molde de compactación igual al volumen total del suelo compactado.

9.14.2. La tabla 3 contiene los rangos con los que debe cumplir el equipo.

9.14.3. En el caso de que algún equipo no cumpla con las dimensiones de este método de prueba que se expone en este capítulo se podrá adaptar desarrollando la formula descrita en 9.15.1 para la energía teórica.

9.14.4. Posibles errores:

a) El amasado del equipo entre la base, el molde y la extensión del molde.b) Mezclado defectuoso del suelo y el agua.c) Descuido a la hora de romper cuidadosamente los grumos de suelod) Distribución no uniforme del esfuerzo de compactación sobre la superficie de cada

capa.e) Muestras de contenido de agua no representativas de la totalidad del suelo

compactado.f) Determinación de puntos insuficientes en la curva de calibración para definir en

forma aceptable el contenido de agua optimo y la masa volumétrica seca correspondientes.

g) Uso repetido del suelo para determinaciones sucesivas.

Nota 4. Si la prueba de compactación se ha hecho con material procedente de una “cala” de campo, para fines de control de la colocación del material en campo, se debe comparar tanto la masa volumétrica seca como el contenido de agua en el terraplén, con los resultados de la prueba de compactación realizada en laboratorio.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 5910. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL VALOR RELATIVO DE SOPORTE

10.1. Objetivo

En el presente capitulo, se describen las pruebas que se efectúan a los suelos para determinar las características de resistencia.

Este método de prueba sirve para determinar el peso volumétrico seco máximo y la humedad optima en suelos con partículas gruesas que se emplean en la construcción de terracerías; también se puede efectuar en arenas y materiales finos.


Las características de resistencia determinadas conforme lo establece el presente capitulo, intervienen principalmente en el diseño de pavimentos. Dichas pruebas son las siguientes:

Valor relativo de soporte en porter estándar.Valor relativo de soporte en pruebas de porter modificada.Valor relativo de soporte en el lugar.Valor relativo de soporte del cuerpo de ingenieros del ejército de estados unidos de Norteamérica.Pruebas de placa.


10.3.1. Método para la determinación del valor relativo de soporte (V.R.S)

Consiste en preparar especímenes de suelo compactado para someterlos a la penetración de un cilindro o pistón de dimensiones estandarizadas, para medir su resistencia. La carga requerida para efectuar una penetración, de 2,54 mm referida a una carga estándar de 1360 kg se denomina valor relativo de soporte (VRS) y se expresa en por ciento.

10.3.2. En el caso de los métodos basados en la prueba porter, los especímenes se elaboran compactando el suelo mediante cargas estáticas y se saturan o bien se les incrementa la humedad optima para tomar en cuenta las condiciones de precipitación y drenaje que prevalece en el lugar de la obra.

10.3.3. El método que está basado en el cuerpo de ingenieros y consiste en elaborar especímenes de prueba con diferentes humedades y energías de compactación dinámica. Una vez compactados los especímenes, se le somete a prueba de penetración de tal manera que se pueda obtener una relación entre la humedad de compactación, el peso específico y la resistencia de penetración.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 5910.3.4. El valor relativo de soporte determinado con la prueba porter estándar se utiliza como índice de la calidad de los suelos y los que se obtienen a través de las pruebas porter modificada, método basado en el cuerpo de ingenieros y pruebas de VRS en el lugar, se emplean para el proyecto de espesores de pavimento.

10.3.5. Las pruebas de placa se efectúan en el lugar con el fin de determinar el modulo de la relación o el valor de soporte de una capa y suelo que forma parte de una estructura.

10.4. Referencias

Este capítulo de la norma mexicana, se complementa con los siguientes capítulos normas mexicanas vigentes:

NMX-B-231 Cribas para clasificación de materiales granulares.

NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 muestreo e identificación de muestras; capitulo 3 preparación de muestras. Capitulo 4 determinación del contenido de agua; capitulo 5 análisis granulométrico y Capitulo 9 Determinación de Masas Volumétricas suelta seca y máxima.

10.5. Equipo para determinar el vrs mediante la prueba porter estándar

10.5.1. Maquina de compresión estática

Con capacidad mínima de 3 t y aproximación de 10 kg, provista de un pisón de penetración, de acero, con diámetro de 49,6 mm y sección de 1 932 mm²

10.5.1.2. Prensa porter

Equipada con gato de 50 t con el que se puede aplicar carga, que tenga los dispositivos adecuados para registrar las cargas con aproximación de 50 kg.

10.5.1.3. Tanque de saturación

Con altura mínima de 250 mm.

10.5.1.4. Placa metálica circular

Cuya dimensión debe ser 154 mm de diámetro, con perforaciones y un vástago al centro para apoyar el extensómetro (véase figura 11).

10.5.1.5. Placas circulares de carga (Dos)

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Con diámetro de 154 mm, teniendo un orificio central de 54 mm de diámetro y una masa de 3 kg cada una (véase figura 11).

10.5.1.6. Extensómetro

Con carrera de 25,4 mm y aproximación de 0,01 mm, provisto de una abrazadera para acoplarlo al pisón de penetración.

10.5.1.7. Calibrador

Con vernier tipo máuser con aproximación de 0,1 mm.

10.5.1.8. Cronometro o reloj.

10.5.1.9. Trípode metálico para sostener el extensómetro.

10.5.1.10. Malla de 4,75 mm (N₀. 4)

10.5.1.11. Papel filtro

O cualquier tipo de papel que permita el paso del agua con diámetro de 154 mm.

10.5.1.12. Moldes porter

Como los que se indican en la figura 12.

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FIGURA 12.- Moldes para prueba porter

10.5.1.13. Horno

Provisto de control de temperatura, que permita mantenerla constante a 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

10.5.2. Para la determinación del V.R.S. mediante la prueba porter modificada, se requiere el mismo equipo que el señalado en 10.5.1, con excepción del tanque de saturación, la placa metálica circular perforada, el trípode metálico y las hojas de papel filtro.

10.5.3. Para la prueba directa de la determinación del V.R.S. en el lugar, en las terracerías compactadas, principalmente las que forman la capa sub-rasante, estando constituida por materiales finos que han alcanzado un grado de saturación no menor del 80%, se requiere del siguiente equipo.

10.5.3.1. Equipo portátil de carga

Compuesto de un gato mecánico o hidráulico de 4,5 t de capacidad; aparato de medición constituido por 2 anillos calibrados con aproximación de 4,54 kg y capacidad de 900 kg y 3 000 kg, respectivamente; base ajustada al gato provista de extensiones para sujetar el cilindro o pistón de penetración, con sección circular de 1 932 mm², que se adapte a las extensiones antes mencionadas.

10.5.3.2. Placa circular de acero con diámetro de 254 mm que tenga un orificio central de 54 mm de diámetro y masa de 4,54 kg.

10.5.3.3. Placas circulares de acero para sobrecarga, con diámetro de 154 mm, que tenga un orificio central de 54 mm de diámetro y masa de 3 kg cada una.

10.5.3.4. Extensómetro con carrera de 25,4 mm y aproximación de 0,01 mm, provisto de una abrazadera para acoplarlo al pistón de penetración.

10.5.3.5. Bloque o elemento rígido de forma geométrica regular y de dimensiones apropiadas para apoyar el vástago del extensómetro.

10.5.3.6. Vehículo lastrado o dispositivo con peso total suficiente para producir una reacción mínima de 3 000 kg, a fin de ser utilizado como apoyo del equipo de carga.

10.5.3.7. Cronometro o reloj.

10.5.3.8. Palas de forma rectangular, picos, barretas.

10.5.4. Para la determinación del V.R.S. en especímenes compactados dinámicamente por el método del cuerpo de ingenieros, se requiere del siguiente equipo.

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TEL (833) 227 06 59TEL (833) 227 06 5910.5.4.1. Moldes cilíndricos de metal de 152,4 mm de diámetro interior y 177,8 mm de altura, provistos de un collarín o extensión de 50,8 mm de altura, una placa de base con perforaciones de 1,6 mm de diámetro y por cada grupo de moldes una placa base sin perforaciones. Tanto las placas de base como el collarín deben fabricarse de tal manera que puedan fijarse en cualquier extremo del molde (véase figura 11).

10.5.4.2. Disco espaciador metálico de 150,8 mm de diámetro por 61,4 mm de espesor.

10.5.4.3. Pisón de compactación de martillo deslizante, consistente en un pie o base cilíndrica, de acero, de 50,8 mm de diámetro; guía de acero de 15,9 mm de diámetro, martillo deslizante con masa de 4 536 g y empuñadura del pisón. La forma del pie del pisón y del martillo deslizante deben ser tales que permitan la aplicación de golpes en la superficie contigua a la pared interior del molde la varilla debe unirse al pie del pisón mediante un sistema amortiguador de resorte; el peso máximo del pisón compactador debe ser de 7,93 kg. Y la altura libre de caída para el martillo deslizante debe ser de 457,2 mm.

10.5.4.4. Malla de 25,4 mm (1”) y malla de 19,0 mm (3/4”)

10.5.4.5. Malla de 4,75 (N₀. 4)

10.5.4.6. Dispositivo de medición de expansión que consiste en una placa perforada con vástago ajustable, trípode y un extensómetro con aproximación de 0,01 mm.

10.5.4.7. Una placa anular y dos circulares con una masa de 2,27 kg cada una, diámetro exterior de 149,2 mm y diámetro interior de 54 mm. Estas placas se utilizan como sobre carga en la superficie del espécimen durante los periodos de saturación y penetración.

10.5.4.8. Pistón de penetración con diámetro de 49,5 mm y longitud de 200 mm.

10.5.4.9. Dispositivo de aplicación de cargas, consiste en una maquina de pruebas de capacidad mínima de 4,5 t, con marco adaptado para sujetar el pistón de penetración y hacerlo penetrar en el espécimen a una velocidad uniforme de 1,3 mm/min.

10.5.4.10. Regla de acero biselada de 300 mm de longitud.

10.5.4.11. Balanza con capacidad no menor de 15 kg y aproximación de 5 g.

10.5.4.12. Tanque de saturación.

10.5.4.13. Horno con control termostático para mantener una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

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10.5.4.14. Base cubica de concreto con dimensiones mínimas de 400 mm por lado o un cuerpo de rigidez similar.

10.5.4.15. Cronometro con aproximación de 0,1 s.

10.5.4.16. Papel filtro grueso.

10.5.4.17. Hojas de plástico delgado resistente.

10.5.5. Para la determinación del V.R.S. por medio de la prueba de placa.

10.5.5.1. Gato hidráulico con capacidad no menor de 20 t, con el que se pueda aplicar y retirar carga por incrementos, que tenga los dispositivos adecuados para registrar cargas con una aproximación de 50kg.

10.5.5.2. Elemento de reacción, que permita la aplicación de cargas del orden de 10 t, para pruebas en carreteras o bien en 20 t, en caso de pistas para aeronaves.

10.5.5.3. Placas circulares de acero, con espesor mínimo de 25,4 mm y diámetros de 152 mm, 203 mm, 305 mm, 457 mm, 559 mm, 600 mm y 762 mm para el caso de pruebas en pistas para aeronaves, y para el caso de carreteras solamente se usan las cuatro placas mencionadas en primer término.

10.5.5.4. Dos o más extensómetros que tengan una aproximación de 0,01 mm con diámetros de sujeción y una viga o barra para montarlos de 5,5 m de longitud, que puede ser un tubo de 63,5 mm de diámetro o bien un Angulo de 76 mm x 76 mm x 6,35 mm.

10.5.5.5. Cronometro.

10.5.5.6. Nivel de burbuja.

10.5.5.7. Yeso para modelar.

10.5.5.8. Arena fina.

10.6. Muestra

Después de haber obtenido y preparado la muestra de acuerdo a lo descrito en los capítulos 2 y 3 de esta norma mexicana; y pasado a través de la malla de 25,0 mm (1”), hasta obtener una muestra de 25 a 30 kg, si la muestra contiene mas del 15 % de material retenido en dicha malla, se sustituye este retenido en peso con material que pase a través de la malla de 25,00 mm (1”) y sea retenida en la malla 4,75 mm (N₀. 4), se incorpora el peso requerido a la muestra, para tener una muestra total representativa.

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De la cual se cuartean hasta obtener 5 o 6 porciones de aproximadamente 5 kg cada una representativas de la muestra total.


10.7.1. En el laboratorio puede realizarse la prueba a temperatura ambiente.

10.7.2. La determinación en campo no debe realizarse bajo lluvia.

10.8. Procedimiento

10.8.1. Determinación del valor relativo de soporte mediante la prueba porter estándar

Se lleva a cabo sobre la fracción del suelo que pasa la malla de 25,0 mm (1”) elaborando un espécimen con la humedad optima de material por estudiar, de acuerdo con el procedimiento de compactación por capa estática, descrito en el capítulo 9 (véase 9.9) dicho espécimen se somete a un periodo de saturación antes de efectuar la determinación del valor relativo de soporte, y se obtiene como dato adicional la expansión del espécimen originada por su saturación.

10.8.1.1. La preparación de la muestra se efectúa en la forma siguiente

10.8.1.1.1. De una muestra obtenida y preparada como se indica en el capítulo 2 y 3 teniendo cuidado de secar el material únicamente lo necesario para facilitar su disgregación, se toma por cuarteo una porción suficiente para obtener aproximadamente 16 kg de material que pase la malla de 25,0 mm (1”) se dé termina la masa de dicha porción con aproximación de 1 g y se calcula en por ciento de este respecto al total de la porción.

10.8.1.1.2. Si dicho por ciento excede de 15, se incorpora a la porción que pasa la malla mencionada, una cantidad con peso igual a la del citado retenido, utilizando material de la fracción que pasa la malla de 25,0 mm (1”) y se retiene en la de 4,75 mm (N₀. 4) tomando este último de una muestra.

10.8.1.1.3. Se elimina el retenido en la malla de 25,0 mm (1”) y se forman las muestras de prueba, dividiendo la porción obtenida en partes de 4 kg aproximadamente, mediante cuarteo.

10.8.1.2. La prueba se debe efectuar de la siguiente forma:

10.8.1.2.1. Utilizando las muestras de prueba preparadas como se indico en 10.8.1.1.1, se elaboro un espécimen con la humedad optima del material, la compactación propiamente dicha se logra al aplicar al conjunto de las tres capas, una presión de 138 N/cm² (140.6 kgf/cm²), la cual se mantiene por un min, después se le determina su altura “he”, en mm, con aproximación de 0,1 mm.

10.8.1.2.2. Se coloca en la parte superior del espécimen, en el orden en que se indica, una o dos hojas de papel filtro, la placa perforada y las dos placas de carga: en seguida se introduce al tanque de saturación el molde conteniendo el espécimen, procurando que este ultimo quede

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totalmente cubierto por el agua, con un tirante aproximado de 2 cm sobre el borde superior del molde.

10.8.1.2.3. Inmediatamente después, con el objeto de determinar la expansión del espécimen por saturación, se monta el trípode sobre los bordes del molde y se le instala el extensómetro apoyándolo sobre el vástago de la placa perforada. Se toma la lectura inicial de extensómetro, anotándolo como “li”, en mm, con aproximación de 0,01 mm, se verifica cada 24 h la lectura del extensómetro y cuando en 2 lecturas sucesivas se observe que no hay diferencia, se anota su valor como lectura final del extensómetro “lf”, en mm con aproximación de 0,01 mm y se retira del tanque se saturación el trípode con el extensómetro y el molde con el espécimen. El periodo de saturación generalmente varía de 3 días a 5 días.

10.8.1.2.4. Cuando no se requiera mucha aproximación en la determinación de la expansión, se pueden hacer las mediciones del incremento de altura que experimente el espécimen, utilizando un calibrador de vernier, con aproximación de 0,1 mm debiendo hacerse lecturas en diferentes puntos para promediar el valor obtenido.

10.8.1.2.5. A continuación se coloca el molde que contiene el espécimen y las placas en posición horizontal y se deja así durante 3 min, a la sombra, para que escurra el agua. Inmediatamente después se retiran las placas y el papel filtro, y se vuelve a colocar únicamente las 2 placas de carga.

10.8.1.2.6. Se instala en la prensa el extensómetro y el molde con el espécimen y las placas de carga, introduciendo el cilindro de penetración, montado en el vástago de la prensa, a través de los orificios de la placa, hasta tocar la superficie de la muestra; se aplica una carga inicial no mayor de 10 kg e inmediatamente después, sin retirar la carga, se ajusta el extensómetro para registrar el desplazamiento vertical del cilindro de penetración.

10.8.1.2.7. Se aplica carga para que el pisón penetre en el espécimen con una velocidad uniforme aproximadamente de 1,27 mm/min, anotando las cargas necesarias para obtener cada una de las penetraciones indicadas en la tabla 4, con aproximación de 10 kg.

TABLA 4.- Carga necesaria para la penetración


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10.8.1.2.8. Inmediatamente después de efectuada la penetración, se obtiene una porción de la muestra de la parte superior del espécimen, hasta 25,0 cm de profundidad y se determina el contenido de agua de acuerdo con lo indicado en el capítulo 4.

10.8.1.2.9. Se presenta gráficamente los valores determinados, como sigue

En un sistema de ejes coordenados se marcan los puntos correspondientes a las penetraciones y cargas antes mencionadas, las primeras en el eje de las abscisas y la segunda en el eje de las ordenadas, y uniendo dichos puntos se dibuja la curva correspondiente, la cual no debe presentar cambios bruscos de pendiente y en general ser de la forma de las que se muestra con líneas punteadas en la figura 13, si la curva es defectuosa como la dibujada con la línea interrumpida en la figura antes mencionada, la prueba no estuvo bien efectuada y debe repetirse con una porción nueva de material.

FIGURA 13.- Grafica para obtener el V.R.S.

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En los casos en que la curva dibujada presenta en su iniciación con cavidad hacia arriba, se debe efectuar la corrección correspondiente trazando una tangente en el punto de máxima pendiente, punto A de la figura 13, hasta cortar el eje de las abscisas en el punto que se designa como B, en el cual se toma como nuevo origen y a partir de ahí se marca el punto C correspondiente a la penetración de 2,54 mm; la ordenada CC´, representa la carga corregida para dicha penetración, en kg.

Se registra la carga correspondiente a la penetración de 2,54 mm, C 2,54, con aproximación de 10 kg, que es en este caso la carga corregida.

10.8.1.3. Las causas más frecuentes de error en esta prueba, son:

Que no se sustituya adecuadamente en la muestra el material retenido en la malla 25,0 mm (1”)

Que se exceda el tiempo de escurrimiento del agua en el espécimen saturado.

Que la aplicación de la carga de penetración no se efectué a la velocidad especificada.

10.8.2. Determinación del valor relativo de soporte mediante la prueba porter modificada

Tiene por objeto determinar el valor relativo de soporte de los suelos empleados o que se pretenden utilizar en las terracerías, principal mente en la capa sub-rasante, y se lleva a cavo en especímenes con diferentes grados de compactación y en condiciones de humedad estimadas como las más desfavorables que se consideren puedan alcanzar dichos suelos durante la operación de la obra; generalmente se utiliza este valor relativo de soporte en el proyecto o revisión de espesores de pavimento, teniendo 3 variantes según las cuales los especímenes correspondientes se elaboran ya sea de material que contenga la humedad optima, con humedad igual o superior a la optima, o bien con la humedad natural.

10.8.2.1. La variante uno se lleva acabo tomando en cuenta lo siguiente

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10.8.2.1.1. la prueba consiste en determinar el valor relativo de soporte en especímenes elaborados en diferentes grados de compactación, utilizando suelos que contienen su humedad optima, obteniendo en cada uno de los especímenes el valor relativo de soporte; esta variante se aplica al estudio de terracerías con drenaje adecuado, construidas en lugares de precipitación baja o media.

10.8.2.1.2. El equipo necesario es el que se requiere para la prueba porter estándar como se muestra en 10.5. Exceptuando el tanque de saturación, la placa metálica circular perforada, el trípode metálico y las hojas de papel filtro.

10.8.2.1.3. La preparación de la muestra se efectúa como se describe en 10.8.1 para la prueba porter estándar, con la salvedad de que las muestras de prueba deben de tener una masa de 5 kg a 6 kg y debe ser en numero de 4 a 6 según la cantidad de especímenes que se requieran elaborar.

10.8.2.1.4. La prueba se efectúa en la forma siguiente

10.8.2.1.4.1. A una muestra de material por estudiar, se le determina su peso especifico máximo y su humedad optima de acuerdo con el tipo de material y el procedimiento de prueba que se utilice.

10.8.2.1.4.2. A otra muestra del mismo material, obtenida y preparada se le determina su contenido de agua siguiendo el contenido descrito en el capítulo 4 de esta norma mexicana.

10.8.2.1.4.3. A continuación se determina la masa de la porción restante de la muestra que se le determina su humedad, se anota su masa Wm, en g, con aproximación de 1 g y se agrega la cantidad de agua necesaria para que alcance su humedad optima de compactación, la cual se debe de calcular mediante la siguiente fórmula:

Donde:

“A” es el volumen de agua por agregar, en mL.

“Wm” es la masa de la muestra con su humedad inicial, en gramos.

“W2” es la humedad optima, en porciento.

“w1” es la humedad inicial del material, en por ciento.

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10.8.2.1.4.4 inmediatamente después se mezcla conveniente el material y se le determina su masa a la muestra de prueba que se requiere para llenar el molde sin extensión, determinando dicha cantidad para una compactación del 100% con la siguiente fórmula:

Donde:

“Pw” es la masa de la muestra de prueba en estado húmedo, en kg.

“c” es el grado de compactación con que se va a elaborar el espécimen, en por ciento.

“d” es la masa especifica seca máxima del material, en kg/m³

“W2” es la humedad máxima en por ciento.

“V” es el volumen del cilindro de prueba sin collarín, en mL.

10.8.2.1.4.5. se colca la muestra de prueba en 3 capas, dentro del molde con el collarín instalado, acomodando cada capa con 25 golpes con la varilla metálica, procurando que no haya perdida de material ni humedad.

10.8.2.1.4.6. se instala el molde en la máquina de compresión y se compacta la muestra en forma lenta y uniforme, debiéndose retirar la carga momentáneamente, a cada 5 t, para dar tiempo a que se acomode, en esta forma se continua la aplicación de la carga hasta que el espécimen tenga la altura sin el collarín y en el momento en que esto ocurre se sostiene la última posición durante 1 min, Si se presenta expulsión de agua antes de tener el espécimen la altura del molde, se mantiene la carga que se esté aplicando en ese momento, hasta que disminuya notablemente la salida d agua, y cuando esto ocurre, se da un pequeño incremento a la carga, repitiendo esta operación no más de 3 veces para que el espécimen tenga la altura fijada; de lo contrario, la muestra debe desecharse.

10.8.2.1.4.7. Se retira lentamente la carga del espécimen, se mide en este el incremento de altura que experimenta y se le aplica nuevamente carga hasta que la cara superior del espécimen baje del doble del incremento citado. Se repite esta operación no más de 3 veces, hasta que el espécimen tenga la altura fijada, en el caso de que este quede con altura menor, debe desecharse la muestra, repitiendo la prueba con otra porción de material. Se repite la prueba con otra porción representativa de la muestra, revisando previamente los cálculos correspondientes.

10.8.2.1.4.8. A continuación se coloca las 2 placas de carga, efectuando la penetración del espécimen, se dibuja la grafica carga – penetración, correspondiente y se determina la carga C 2,54.

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10.8.2.1.4.9. Se repite en nuevas muestras lo descrito en este inciso variando el grado de compactación de los especímenes, a valores de 95%, 90% y a los demás porcentajes a que se requiera estudiar el material.

10.8.2.1.4.10. El valor relativo de soporte para cada espécimen se calcula, de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde:

“VRS” es la masa de la muestra de prueba en estado húmedo, en kg.

“C 2,54” es la carga aplicada al espécimen o la carga corregida, para una penetración de 2,54 mm, en kg.

10.8.2.1.4.11. Una de las causas más frecuentes de error en esta prueba son:

Que la humedad y el peso del material que se utilice en la prueba no sea los correctos.

10.8.2.2. La variante 2 se efectúa tomando en cuenta lo siguiente

10.8.2.2.1. la prueba consiste en determinar el valor relativo de soporte en especímenes elaborados a diferentes grados de compactación, utilizando suelos que contienen su humedad optima y también humedades mayores que esta; se aplica al estudio de terracerías mal drenadas que se localizan en zonas de precipitación media, o bien, a las de regiones de alta precipitación pluvial.

10.8.2.2.2. El equipo necesario para efectuar esta prueba es el que se requiere para la variante 1 de la prueba porter modificada.

10.8.2.2.3. La preparación se lleva acabo de acuerdo con lo que indica en 10.8.2.1.3.

10.8.2.2.4. La prueba se efectúa de la forma siguiente:

Se lleva a cabo los pasos descritos e 10.8.2.1.4, variando el grado de compactación y la humedad como se indica en la tabla 5

TABLA 5.- Grado de compactación y humedad

Porciento de compactación Humedad de prueba100 humedad optima95 humedad optima mas 1,5%

90 a 5 humedad optima mas 3,0%

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10.8.2.2.5. En esta prueba se calcula y reporta el valor relativo de soporte VRS para cada espécimen, de acuerdo con lo indicado en 10.8.2.1.5.

10.8.2.2.6. Las causas más frecuentes de error en esta prueba, son las que se indican en 10.8.2.1.4.11 y además que el contenido de agua y la masa del material que se utilicen en la prueba no sean los correctos.

10.8.2.3. La variante 3 se efectúa como se indica a continuación

10.8.2.3.1. La prueba se ejecuta con muestras tomadas en el terreno o en la obra, sin variar su humedad, con las cuales se elaboran especímenes compactados a diferentes masas especificas incluyendo el del lugar para determinar en cada uno el valor relativo de soporte correspondiente; se efectúa a suelos que no van a presentar cambios apreciables en su contenido de agua y siempre que este se encuentre dentro de límites que permitan la elaboración de especímenes.

10.8.2.3.2. El equipo necesario es el que se requiere para la variante 1 de la prueba porter modificada.

10.8.2.3.3. El muestreo correspondiente se lleva acabo tomando 25 kg de suelo, debiendo transportarse en recipientes de lámina con tapa de cierre hermético, o bien, en bolsas de lona impermeabilizadas, en tal forma que no pierda humedad.

10.8.2.3.4. La prueba se efectúa en la forma siguiente

10.8.2.3.4.1. Los pasos a seguir son los indicados para la variante numero 1 cuidando que la muestra no pierda humedad y compactando para producir la masa volumétrica del lugar y otros que se requieran para estudiar el material.

10.8.2.3.5. En esta prueba se calcula y reporta el valor relativo de soporte para cada espécimen, es decir, para cada grado de compactación de acuerdo lo indicado para la variante 1.

10.8.2.3.6. en esta variante deben tomarse precauciones para que la muestra preparada no pierda humedad antes de efectuar la prueba, por lo que es necesario verificar el contenido de agua y descartar las muestras que registren una clara disminución en el contenido de agua en cuyo caso se debe hacer un nuevo muestreo. Deben tomarse en cuenta también las causas de error mencionadas para la variante 1.

10.8.3. Determinación del valor relativo de soporte por medio de la prueba directa

En este inciso se describe la prueba directa para la determinación del valor relativo de soporte en el lugar, de las terracerías compactadas, principalmente las que forman la capa sub-rasante,

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cuando están constituidas por materiales finos que han alcanzado un grado de saturación no menor del 80%. La prueba consiste en hacer penetrar un cilindro o pistón de acero, por medio de un equipo portátil de carga, utilizando como elemento de reacción un vehículo; la reacción entre la carga estándar de 1 360 kg es el valor relativo de soporte correspondiente y se expresa en por ciento. El resultado de esta determinación se utiliza en el proyecto y revisión de espesores de pavimentos y su mayor aplicación se tiene en la reconstrucción de carreteras a fin de analizar diferentes alternativas.

10.8.4. La ejecución de la prueba se realiza de la siguiente manera:

10.8.4.1. Se deja al descubierto la capa que se vaya a estudiar, para lo cual se elimina la parte superior de la misma que se encuentre alterada, en una superficie de forma rectangular cuya dimensión menor tenga 50 cm.

Aproximadamente; esta superficie se hace sensiblemente horizontal, se empareja de tal manera que no presente salientes mayores de 2 cm, se elimina las partículas sueltas que tengan y a continuación se cubre con una manta húmeda para evitar que el material pierda agua por evaporación.

10.8.4.2. Inmediatamente después se coloca en forma conveniente sobre el sitio de prueba, el vehículo que se utiliza como dispositivo de reacción y se hace descansar su chasis sobre piezas de madera apoyadas en el terreno, a fin de eliminar el efecto de los muelles.

10.8.4.3. A continuación se retira la manta húmeda, se coloca en el sitio de prueba la placa circular de 4,54 kg y en cima de estas se colocan las placas de sobrecarga para producir una presión equivalente a la que induce el peso propio de las capas de material que se estime vayan a construirse sobre la superficie de la prueba.

10.8.4.4. Se instala el equipo portátil de carga y el extensómetro, en posición vertical, haciendo, pasar la aguja de penetración a través de los orificios de las citadas placas.

10.8.4.5. Se ajusta el extensómetro y se continúa la prueba, siguiendo los pasos indicados para la determinación del VRS por el método porter estándar.

10.8.4.6. ampliando la parte descubierta de la capa en estudio se repite en lugares que disten no menos de 150 mm, el procedimiento descrito en los incisos 10.8.4.1 al 10.8.4.5 hasta contar con tres determinaciones de la carga C 2,54 aplicada o corregida, las cuales deben cumplir con el siguiente criterio de aceptabilidad.

10.8.4.7. En el caso de que en las 2 de las 3 determinaciones se obtengan cargas menores de 150 kg, la diferencia entre la mínima y la máxima no debe ser mayor de 30 kg.

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10.8.4.8. En el caso de que en 2 de las 3 determinaciones se obtenga cargas comprendidas entre 150 kg y 450 kg la diferencia entre las cargas mínima y máxima no debe de ser mayor de 70 kg.

10.8.4.9. En el caso de que en 2 de las 3 se obtenga cargas comprendidas entre 450 kg y 800 kg la diferencia entre la mínima y la máxima no debe ser mayor de 140 kg.

10.8.4.10. Para cargas superiores a 800 kg se considera que no tiene importancia las variaciones en las lecturas individuales.

10.8.4.11. En el caso de que en las 3 primeras determinaciones de la carga C 2,54, aplicada o corregida, no cumpla con el criterio de aceptabilidad indicado en los incisos del 10.8.4.7 al 10.8.4.10, se efectúan otras 3 en la misma área descubierta, a menos de 15 cm de las zonas afectadas por las pruebas anteriores, tomando en cuenta los resultados de la 6 determinaciones, para el cálculo del VRS.

10.8.4.12. con objeto de tener mayor información sobre las condiciones del suelo bajo las cuales se llevo a cabo la determinación del valor relativo de soporte en el lugar, se determina el grado de compactación en el sitio preparado para efectuar las pruebas citadas, siguiendo el procedimiento indicado en el capítulo 15 de esta norma mexicana.

10.8.4.13. En esta prueba se calcula y se reporta lo siguiente:

10.8.4.14. El promedio de las 3 o 6 determinaciones de la carga C 2,54, en kg.

10.8.4.15. El valor relativo de soporte en el lugar, calculado con la siguiente formula:

Donde:

VRS es el valor relativo de soporte de la capa estudiada, en el lugar de prueba, expresándolo como un porcentaje de la carga estándar de penetración de 1 360 kg.

C2,54 es la carga promedio correspondiente promedio correspondiente a la penetración de 2,54 mm en kg.

10.8.4.16. Las causas más frecuentes de error al efectuar esta prueba, son las siguientes

10.8.4.17. Que se lleve a cabo en una capa en la cual no se reúne las condiciones establecidas para la aplicación de la prueba o de las que prevalecen en la obra, principalmente en lo que se refiere humedad y compactación de los suelos que lo forman.

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10.8.4.18. Que la superficie de prueba no haya sido debidamente acondicionada.

10.8.4.19. Que una vez preparado el sitio de prueba, el material pierda humedad antes de iniciarse la penetración.

10.8.4.20. Que al instalar el extensómetro, el bloque en que se apoya el vástago no esté correctamente asentado en el terreno y que no se tomen en cuenta las variaciones que los anillos calibrados sufren con los cambios de temperatura.

10.8.5. En este inciso se describe la prueba de valor relativo de soporte en especímenes compactados dinámicamente, basadas en el método del cuerpo de ingenieros.

10.8.5.1. las pruebas se efectúan a suelos que se emplean en la construcción de terracerías y consiste en elaborar especímenes utilizando la fracción del suelo que pasa la malla 19,0 mm compactándolo mediante impactos, con diferentes contenidos de agua y variando la energía de compactación con objeto de cubrir los valores de masas especificas y contenido de agua que

puede presentarse en la obra, dichos especímenes se someten normalmente a un período de saturación antes de efectuarse la determinación del valor relativo de soporte obteniéndose como dato adicional la expansión producida durante la saturación, el resultado de estas determinaciones se utilizan tanto como en el proyecto de espesores de pavimentos como en la determinación de las condiciones de compactación más favorables, o bien, para el estudio de materiales que por sus características y condiciones de uso especial requieran ser analizados con mayor detalle.

10.8.5.2. La preparación de la muestra debe efectuarse como se indica a continuación

10.8.5.2. De una muestra obtenida y preparada como se indica en los capítulos 2 y 3 de esta norma mexicana, se toma por cuarteo una porción de 100 kg aproximadamente.

10.8.5.2.2. De la porción obtenida se separa mediante el cribado el retenido en la malla de 19,0 mm y se determina su masa; se desecha dicho retenido y se remplaza con una fracción igual en masa, de material restante de la muestra original.

10.8.5.2.3. Se divide por cuarteo en 12 o 15 partes iguales a la porción de 10 kg, en la cual se han sustituido las partículas retenidas en la malla de 19,0 mm: cada una de estas partes constituye una muestra de prueba y con ellas se forman 3 grupos de 4 o 5 muestras cada uno.

10.8.5.3. La prueba se efectúa en la forma siguiente:

10.8.5.3.1. Se toma un primer grupo de muestras y se procede con este como se indica a continuación:

10.8.5.3.2. Se ajusta el contenido de agua en las diferentes muestras de prueba en tal forma que sus contenidos de agua se incrementen de una a otra muestra en 2% aproximadamente, con respecto a la masa del material húmedo; para obtener esta relación de incrementos se adiciona

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agua, o disminuye esta mediante secado, pero no se hacen estas 2 operaciones en una misma muestra y en ningún caso se deben secar totalmente. Los contenidos de agua en las muestras de este grupo deben elegirse en tal forma que cuando menos 2 tengan humedad inferior a la optima y 2 superior a esta. La humedad óptima aproximada es usualmente la humedad mínima para que el material presente una consistencia tal que al ser comprimido en la palma de la mano, no la humedezca y que a la vez, pueda formar grumos. Una vez adicionada la cantidad de agua requerida se mezcla completamente la muestra de prueba, y se cubre con una lona humedecida para evitar pérdidas por evaporación. En el caso de suelos arcillosos es necesario dejar en reposo el material húmedo durante cierto tiempo, cubierto con lona humedecida para que el agua penetre adecuadamente en el material.

10.8.5.3.3. Se coloca el disco espaciador sobre la placa de la base y se arma el molde, poniendo una hoja de papel filtro en la parte superior del disco, quedando este con la perforación hacia abajo.

10.8.5.3.4. se toma una de las muestra de prueba y se le determina su contenido de agua “w” de acuerdo a los indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana, anotando su valor en la hoja de registro; a continuación se divide la muestra en 5 partes aproximadamente iguales, se coloca una de ellas en el cilindro de pruebas sobre la base de concreto y se compacta con el pisón dándole 56 golpes, manteniendo constante la altura de caída y repitiendo uniformemente los golpes en la superficie de la capa. Se repite la operación con cada una de las 4 porciones restantes de la muestra, para formar el espécimen de prueba.

10.8.5.3.4. Terminada la operación se remueve el collarín y se verifica que el material no sobresalga del molde más de 1,5 cm; de no ser así, la prueba debe repetirse tomando una nueva muestra de material, corrigiendo la masa de la misma. Se enrasa el espécimen con la regla metálica depositando en una charola el material excedente y se rellena con el material fino las oquedades resultantes.

10.8.5.3.5. Se coloca el papel filtro en la placa de base, se invierte el cilindro con el espécimen de tal manera que su fondo sea ahora la parte superior y se fija de nuevo en la placa de base; a continuación se coloca sobre el espécimen un papel filtro, la placa perforada y las placas de carga necesarias para producir sobre el espécimen una sobrecarga igual a la del pavimento mas menos 4,50 kg; en seguida se introduce al tanque de saturación durante 96 h el molde que contiene el espécimen; colocándolo sobre bloques pequeños para permitir el libre acceso de agua por la parte inferior y de manera que quede cubierto con el agua, con un tirante aproximado de 2 cm sobre el borde superior del molde.

10.8.5.3.6. Se repite en las muestras en las muestras de prueba restante del grupo seleccionado, el procedimiento indicado en los incisos 10.8.5.3.2 al 10.8.5.3.5.

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10.8.5.3.7. A continuación se deja saturar los especímenes y se le determina su expansión de acuerdo con lo indicado en el inciso 10.8.5.2.3.

10.8.5.3.8. Transcurrido el periodo de saturación y determinación la expansión de cada espécimen se efectúa la penetración siguiendo el procedimiento descrito en los incisos 10.8.5.2.5 a 10.8.5.2.7 excepto que el periodo de escurrimiento debe ser de 15 min.

10.8.5.3.9. Terminada la penetración de cada espécimen, se retira el molde del dispositivo de carga, se remueven las placas de carga, se desmonta la base, se saca el espécimen del molde y se le determina su contenido de agua en los 2,5 cm de la parte superior, de acuerdo con lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana, anotando su valor en la hoja de registro.

10.8.5.3.10. Se efectúa a los 2 grupos de muestra restantes el procedimiento descrito en el inciso 10.8.5.3.1 al 10.8.5.3.9 excepto que los especímenes del segundo grupo se compactan con 26 golpes por cada capa y los del tercero con 12 golpes por capa.

10.8.5.3.11. En el caso de suelos francamente arenosos, solamente se utiliza un grupo de muestras de prueba y se elaboran los especímenes mediante compactación con 56 golpes, con contenidos de agua que faciliten el molde, semejante a las que se espera se presenten en la obra.

10.8.5.4. En esta prueba se calcula y se reporta lo siguiente:

10.8.5.4.1. Se calcula la masa especifica del material seco de cada espécimen antes de su saturación y se construye la grafica masa especifica seco – húmedo, siguiendo los pasos indicados en el capítulo 4 de esta norma mexicana, en lo referente a la prueba de compactación dinámica AASTHO, y se dibuja una curva para cada energía de compactación.

10.8.5.4.2. Se calcula el valor relativo de soporte de cada espécimen, así como su expansión, siguiendo los pasos indicados en el inciso 10.8.1.3 y se construye la grafica valor relativo de soporte – contenido de agua dibujando en un sistema de ejes coordenados los puntos correspondientes a cada espécimen, tomando como ordenada el valor relativo de soporte y como abscisa el contenido de agua de compactación respectiva. Se unen a continuación dichos puntos con una curva para cada energía de compactación.

10.8.5.4.3. A partir de las curva masa volumétrica seca – contenido de agua y el valor relativo de soporte – contenido de agua, se trazan las curvas de valor relativo de soporte – masa, para diferentes humedades de compactación, se dibujan los puntos correspondientes a una humedad determinada, ubicándolos con el valor relativo de soporte en el eje de las ordenadas y la masa especifica seca respectiva en el eje de las abscisas; se unen dichos puntos y se dibuja la curva correspondiente a la humedad mencionada. En forma similar se dibuja otras curvas que cubran el intervalo de humedades que se tengan en la obra, o bien el que se requiera para fines de estudio.

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10.8.5.4.4. Se reporta la masa especifica seca, el por ciento de humedad después de la saturación y el por ciento de expansión de cada espécimen, acompañado el reporte con las graficas

Masa específica seca – humedad

Valor relativo de soporte – humedad

Valor relativo de soporte –masa específica seca.

10.8.5.4.5. Estas graficas y valores tienen diferentes aplicaciones, como puede ser la elección del valor relativo de soporte de diseño para un material dado y la determinación del intervalo de masas específicas y de humedades correspondientes para la compactación del material en la obra. Para lo anterior se procede como se indica a continuación:

La elección del valor relativo de soporte de diseño debe basarse en la masa específica y la humedad de compactación que anticipadamente pueda fijarse en la obra. Supóngase por ejemplo que tiene un suelo arcillosos para el cual se han obtenido los resultados y que el contenido de

agua que puede obtenerse en la obra varía entre 13% y 16% y que tienen masa especificas del material en estado seco que varía entre 1 805 kg/m³ y 1 900 kg/m³ correspondiendo el primero de 95% de compactación y el segundo al 100%. En este caso, pueden indicar que en la obra después de que en la obra después de que las condiciones de humedad se hayan regularizado se tiene una variación del valor relativo de soporte entre un 11 % para una masa especifica de 1 805 kg/m³ y 13 % de contenido de agua y 26 % para una masa especifica de 1 900 kg/m³ y 15% de contenido de agua. Para estas condiciones el valor relativo de soporte de diseño puede seleccionarse cercano al valor de 12 %. Así mismo, se debe llevar un control estricto del contenido de agua entre los límites establecidos de 13 % a 16 % debido a que los valores relativos de soporte se abaten notablemente si el contenido de agua durante la compactación se incrementa arriba del límite máximo del intervalo establecido. En el ejemplo citado, si el contenido de agua aumenta el 2 %, es decir pasa de 15 % a 17 %, correspondiendo esta ultima a 95 % de compactación, la grafica indica que el valor relativo de soporte decrece de 26 % a 8 %. Otro incremento de 1% para el mismo grado de compactación podría dar como resultado un valor relativo de soporte igual a 3 %. Así como se hizo esta grafica se puede construir otra que relacione la expansión, el contenido de agua y la energía de compactación, estructurándolo en forma similar a la de la figura N₀. 14 dependiendo de la aplicación que se le quiera dar.

10.8.5.5. Al efectuarse esta prueba deben tenerse en cuenta las siguientes precauciones:

10.8.5.5.1. No emplear material que haya sido sometido a algún procedimiento de compactación de laboratorio.

10.8.5.5.2. Las capas que se compactan para elaborar el espécimen deben ser prácticamente iguales, para asegurar la uniformidad en la compactación.

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10.8.5.5.3. Que durante la compactación los golpes del pisón se repartan uniformemente en toda la superficie del espécimen, manteniendo la guía en posición vertical, asegurándose que la caída del martillo sea libre y que la superficie del pisón se mantenga limpia.

10.8.6. En este inciso se describen los procedimientos para determinar el valor relativo de soporte por medio de placa.

10.8.6.1. Para la ejecución de esta prueba debe tomarse en cuenta lo siguiente:

10.8.6.1.2. Se debe efectuar en la obra, sobre la capa en estudio y tiene por objeto evaluar la resistencia, medida por el valor de soporte, lo cual permite diseñar el pavimento o bien verificar la capacidad de carga de su estructura.

10.8.6.1.3. El valor de soporte corresponde a la carga necesaria para producir una flexión relativamente permanente, de 5,1 mm en el caso de carreteras y de 12,5 mm cuando se trata de pistas para aeronaves, consistiendo el procedimiento de prueba en aplicar, a través de un conjunto de placas metálicas y utilizando un gato hidráulico debidamente apoyado y lastrado, 3

cargas correspondientes a 3 deflexiones previamente establecidas, fatigando el suelo hasta con 10 aplicaciones de carga para cada deflexión; con estos datos se determina la curva carga – deformación, de la cual se obtiene el valor de soporte respectivo.

10.8.6.1.4. Para que los datos de valor de soporte sean representativos de la capa estudiada se requiere que el suelo de la misma presente condiciones de contenido de agua y acomode similares a las del equilibrio que se establezca durante el funcionamiento de la obra. Dichas condiciones de equilibrio dependen principalmente del medio ambiente, del drenaje que se tenga y de los efectos del tránsito.

10.8.6.2. La prueba se efectúa de la forma siguiente:

10.8.6.2.1. Se prepara el sitio de prueba, emparejando convenientemente la superficie de la capa en estudio en el lugar seleccionado. En el caso de que sobre dicha capa haya pavimento, revestido o algún otro material, se precede previamente a descubrir la superficie de prueba, haciendo una excavación con el diámetro mínimo indispensable para acomodar la primera capa que se vaya a colocar, si se quiere tomar en cuenta la sobre carga del referido pavimento o revestimiento; en caso contrario, el diámetro de la excavación debe ser mayor de 1,5 veces del diámetro de la primera placa que se vaya a colocar directamente sobre la capa en estudio.

10.8.6.2.2. Se afina la superficie de prueba con una mezcla de arena fina y yeso en porción aproximada de 60% - 40% en masa; o bien, utilizando uno de dichos materiales en la cantidad mínima necesaria, para dar apoyo uniforme en las placas.

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10.8.6.2.3. A continuación se colocan las placas necesarias, de mayor a menos diámetro, una sobre otra y en forma piramidal, debidamente centrada y nivelada a partir de la de 30.5 cm en el caso de carreteras y de 76,2 cm cuando se trate de pistas para aeronaves.

10.8.6.2.4. Se colocan 2 o 3 extensómetros sobre la placa de mayor diámetro, a 2,50 cm de su orilla, directamente opuesto cuando sean de 2, y a 120 grados uno de otro cuando sean 3, apoyando firmemente los extremos, sobre lugares relativamente retirados de la zona de prueba. Se puede colocar otros 3 extensómetros sobre la superficie de la capa de estudio, una distancia horizontal de la orilla de la placa inferior de 0,5, 1,0 y 1,5, veces el diámetro de dicha placa; el empleo de estos 3 últimos extensómetros es opcional y sirve para registrar deformaciones fuera de la zona normal de influencia.

10.8.6.2.5. Se instala el gato y el elemento de reacción lastrado para aplicar carga sobre las placas.

10.8.6.2.6. A continuación se aplican 2 cargas previas, la primera para producir un asentamiento comprendido entre 0,25 mm y 0,51 mm de asentamiento que se mide con uno de los extensómetros colocados sobre la placa, debiéndose registrar la carga necesaria para producirlo, como carga inicial de reacomodo; a continuación se descarga el gato y se da la

segunda aplicación que corresponde a la mitad de la carga inicial de reacomodo y nuevamente se libera la presión del gato.

10.8.6.2.7. Se ponen en cero los extensómetros y haciendo funcionar el cronometro, se aplica la carga necesaria para producir un asentamiento aproximado de la placa de 1,0mm se registra dicha carga y se sostiene hasta que la velocidad de la deformación se mantenga durante 3 min consecutivos, en valores no mayores de 0,03 mm/min; para lo anterior, durante el tiempo de aplicación de la carga, se registran, cada minito las lecturas de los extensómetros colocados sobre la placa; una vez alcanzada la velocidad de referencia, se baja a cero la presión del gato. Si se tiene instalados extensómetros fuera de placa se registran sus lecturas inmediatamente antes de aplicar la carga y después de liberarse de esta.

10.8.6.2.8. Se deja que ocurra la recuperación del terreno hasta que la velocidad de esta sea menor de 0,03 mm/min; ocurrido esto, se aplica nuevamente la ultima carga registrada, sosteniéndola hasta que la velocidad de la deformación tenga valor de 0,03 mm/min durante 3 min, procediéndose entonces a remover la carga y a registrar las lecturas de los extensómetros de acuerdo con lo que se indico en el inciso 10.8.6.2.7. este ultimo procedimiento de carga y descarga, se aplica varias veces más hasta completar en total de 6 repeticiones, en estudios especiales este número de repeticiones la carga de referencia es de 10.

10.8.6.2.9. Una vez efectuado lo anterior, se repite el proceso señalado en los incisos 10.8.6.2.7 y 10.8.6.2.8 de este párrafo, primero para un asentamiento de la placa de 5,1 mm y luego para 10,2 mm.

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10.8.6.2.10. Como datos complementarios se registran las condiciones climáticas que se tengan en la región, de la temperatura ambiente cada media hora, así como cualquier irregularidad que se presente durante la ejecución de la prueba y algún otro dato de interés para todo esto se anota en una forma de registro.

10.8.6.3. Para el cálculo y el reporte de los resultados de esta prueba, se procede de acuerdo a lo siguiente:

10.8.6.3.1. Se elabora a escala aritmética la grafica tiempo deformación de cada aplicación de carga y se determina para cada una de esas aplicaciones, el punto que corresponde a una velocidad de asentamiento de 0,03 mm/min al cual se le denomina punto final de deformación. Para el objeto de dibujar en la grafica mencionada la tangente que tenga una inclinación correspondiente a dicha velocidad, y que es paralela a la línea de relación. La deformación buscada está representada por la ordenada correspondiente del punto de contacto, según grafica.

10.8.6.3.2. Se corrigen los valores de las cargas registradas sumándoles la carga muerta, la que en general corresponde a la masa de las placas y el gato, anotándose la carga corregida en la hoja de registro.

10.8.6.3.3. Se elabora la grafica cargas corregidas contra deformaciones, utilizando los datos del punto inicial con deformación 0 y de las repeticiones numero 5 cada una de las 3 diferentes cargas aplicadas. La ordenada del punto con deformación 0 es la suma de carga muerta mas la mitad de la carga inicial de reacomodo. La curva así dibujada, normalmente cruza el eje de las deformaciones atrás del origen, debido al efecto de las cargas iníciales de reacomodo, por lo que en dichos casos, se corrigen cada uno de los valores de la deformación correspondiente al punto final, sumándoles el valor absoluto de la deformación negativa “C” obteniendo de la grafica para cada carga 0. Lo anterior se ejemplifica con los datos que aparecen en la tabla N₀. 6.

TABLA 6.- Valores para graficar carga contra deformación

Carga en kg Deformaciones registradas para cada una de las aplicaciones de las cargas, mm

aplica muerta corregida 1 2 3 4 5 64 218 215 4 433 1,12 1,30 1,36 1,43 1,47 1,50

10 115 215 10 330 4,02 4,51 4,82 5,01 5,18 5,3314 334 215 14 549 8,09 9,36 10,36 11,10 11,59 12,04

Deformaciones corregidas Valor de la corrección + 0,15 mm.

4 433 1,27 1,45 1,51 1,58 1,62 1,6510 330 4,17 4,66 4,97 5,16 5,33 5,4814 549 8,24 9,51 10,51 11,25 11,74 12,19

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10.8.6.3.4. Se traza en el papel semi – logarítmico para cada una de las 3 cargas, de grafica deformación corregida – número de repeticiones de carga, dibujando en escala logarítmica en número de repeticiones de carga; las graficas obtenidas corresponden a las líneas rectas.

10.8.6.3.5. Con las deformaciones corregidas correspondientes a 10 repeticiones, determinadas por extrapolación para cada una de las 3 cargas en las graficas elaboradas de acuerdo con lo indicado en el inciso 10.8.6.3.4 se dibuja la grafica con carga corregida – deformación corregida.

10.8.6.3.6. Se registra y se reporta el valor de soporte determinado con la prueba de placa, que corresponde a la carga para una deformación de 5,1 m en el caso de carreteras y de 12,5 mm en el case de pistas de aeronaves; dichas cargas se obtienen de la grafica elaborada de acuerdo con lo indicado en el inciso 10.8.6.3.5 y se expresa en kg.

9.9.5.3.7. Al efectuarse esta prueba debe tenerse la precaución de utilizar la menor cantidad de material para afinar la nivelación de la superficie de prueba pero suficiente para garantizar el correcto apoyo y nivelación de las placas y el gato.

10.9. Calculo

10.9.1. En todas las descripciones de las determinaciones, se determina y calcula el contenido de agua de acuerdo a lo descrito en el capítulo 4 de esta norma mexicana.

10.9.2. Se calcula el peso volumétrico de cada espécimen considerando el peso del material compactado entre el volumen del mismo material.

10.9.3. Se calcula el valor relativo de soporte de la determinación, con la siguiente fórmula:

Donde:

VRS es el valor relativo de soporte, referido a la carga estándar de penetración de 1 360 kg en por ciento.

C2,54 es la carga correspondiente a la penetración de 2,54 mm en kg.

10.9.4. La expansión de la muestra, se calcula por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

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E es la expansión de la muestra, en por ciento.

Lf es la lectura del extensómetro o vernier al finalizar la etapa de saturación, en mm.

Li es la lectura del extensómetro o vernier al iniciar la tapa de saturación, en mm.

He es la altura inicial del espécimen compactado, en mm.

10.9.5. La humedad real de la prueba, determinada como se indica en 10.9.1.2.8

10.10. Precisión

Al momento de la elaboración de la presente no existen parámetros.

10.11. Informe

El registro de prueba debe contar con todos los datos descritos para cada determinación.

10.12. Bibliografía

S.C.T. NORMAS PARA MUESTREO Y PRUEBAS DE MATERIALES, EQUIPOS Y SISTEMAS. (1986) LIBRO 6 PARTE 6.01 TITULO 6.01.01

11.- METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LA EXPANSION EN PRUEBA DE VALOR RELATIVO DE SOPORTE

11.1. Objetivo y campo de aplicación

Este capítulo establece el procedimiento para determinar la expansión de los suelos al cambiar de estado parcialmente saturado o totalmente saturado, además de servir de complemento cuando así se requiera para la prueba de valor relativo de soporte.

11.2. Referencias

Esta norma se complementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:

NMX-C-416-ONNCCE capitulo 2 preparación de muestras, capitulo 8 determinación de masas volumétricas suelta seca y máxima y capitulo 9 determinación del valor relativo de soporte.

11.3. Definiciones

11.3. 1. Expansión

Es el cambio de volumen de un material, este incremento de volumen normalmente se debe al cambiar de estado parcialmente saturado o totalmente saturado.

11.4. Equipo

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11.4.1. Tripié metálico para sostener el extensómetro durante la saturación

11.4.2. Extensómetro de caratula, graduado en centésimas de milímetro, con carrera de 25 mm

11.4.3. Placa perforada

11.5. Muestra

Las muestras se preparan según se describe en los capítulos 3 y 10 de esta norma mexicana.

11.6. Procedimiento

Sobre los bordes del molde con el espécimen correspondiente para determinar su valor relativo de soporte, según capitulo 10, se coloca el tripie con el extensómetro, de tal manera que su pie toque la placa superior colocada sobre el espécimen. Inmediatamente se anota la lectura inicial con aproximación de 0,01 mm. Se mantiene el espécimen dentro del agua y se hacen lecturas diarias del extensómetro, cuando se observen tres lecturas consecutivas iguales o una variación entre ellas de una centésima, se suspende la prueba, anotando la lectura final del extensómetro y se retira el molde.

11.7. Calculo

La diferencia de lecturas final e inicial del extensómetro expresada en milímetros, se divide entre la altura inicial del espécimen expresada en milímetros, se divide entre la altura inicial del espécimen expresada en mm, antes de sujetarlo a la saturación y este cociente multiplicado por cien expresara el valor de expansión.

11.8. Precisión

No ha sido desarrollada la precisión para este método.

11.9. Informe

El informe de resultados debe incluir la identificación de la muestra, el tiempo que se requirió para alcanzar su expansión.

12. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL EQUIVALENTE DE ARENA EN SUELOS Y AGREGADOS FINOS

12.1. Objetivo

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Este capítulo establece el método de prueba para determinar, la proporción relativa de material fino arcilloso o polvos finos plásticos en agregados finos que pasen a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4).

12.2. Campo de aplicación este método de prueba es aplicable comúnmente para aceptación de materiales para conformar estructuras terreas.

12.3. Referencias

Esta norma se complementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:


NMX-C-030.ONNCCE Industria de la construcción – agregados – muestreo.

NMX-C-170-ONNCCE Industria de la construcción – agregados- reducción de las muestras de agregados,

NMX-C-416-ONCCE Capitulo 2 Muestreo e identificación de muestras Y capitulo 3 Preparación de muestras obtenidas en el campo al tamaño requerido para las pruebas.

12.4. Definiciones

12.4.1. Equivalente de arena

Es la relación volumétrica de las partículas de tamaño mayor que el de las arcillas o polvos finos y el agregado fino que pasa la malla 4,75 mm (N₀. 4)

Expresa en concepto de que los agregados finos también contienen material perjudicial, como arcilla o finos plásticos y polvo.

12.5. Equipo

12.5.1. Probeta

Debe ser de lucita o acrílico transparente, con diámetro interior 31,7 mm (1¼”) y una altura de 432 mm (17”), graduada en milímetros (puede ser también en decimas de pulgada), a partir de su fondo y hasta 381 mm (15”) (véase la figura 14).

12.5.2. Tubo irrigador

Debe ser de cobre o acero inoxidable de 6,3 mm (1/4”) de su diámetro y 500 mm de longitud, con uno de sus extremos herméticamente cerrado y aplanado en forma de cuña y sin orillas cortantes;

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cerca de la punta del lado plano de forma de cuña, debe tener dos perforaciones de 1,5 mm de diámetro cada una, diametralmente opuestas para que el flujo de la solución salga uniformemente y perpendicular al eje del tubo (véase figura 14).

12.5.3. Sifón.

Consiste en un tapón con dos orificios, un tubo doblado de cobre, latón o acero inoxidable, una manguera de látex de 4,8 mm (3/16”) de diámetro, con una pinza de Haffman. Esta manguera se emplea para conectar el tubo irrigador con el tapón (véase figura 14).

12.5.4. Pisón

Formado por una varilla metálica de 6,3 mm (1/4”) de diámetro y 445 mm (17,5”) de longitud, montado sobre una base cónica de bronce en su extremo inferior de 25,4 mm (1”) de diámetro llamada pie de pisón y el extremo superior de la varilla, debe llevar adaptado un lastre para obtener una masa total del dispositivo de 1 000 g ± 5 g.

12.5.4.1. Indicadores

12.5.4.1.1. Tipo A

Es un indicador de plástico que va colocado a 254 mm (10”) arriba del pie del pisón.

12.5.4.1.2. Tipo B

Con tres marcas distribuidas en la periferia del pie del pisón, a una altura de 2,5 mm (1/10”) de la base del pisón (no se ilustra en ninguna figura)

1112.5.5. Capsulas

Deben ser metálicas de 57,1 mm (2¼”) de diámetro, con una capacidad de 85 mL ± 5 mL.

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FIGURA 14.- Aparato para la prueba del equivalente de arena

12.5.7. Botellas

Dos botellas de vidrio o plástico con capacidad mínima de 3 780 mL (1galon), para almacenar las soluciones de trabajo y de reserva, respectivamente.

12.5.6. Malla

Debe ser de 4,75 mm (N₀. 4) que cumpla con lo indicado en la NMX-B-231 (véase 11.3).

12.5.8. Cronometro

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Para dar lecturas en minutos y segundos.

12.5.9. Embudo

De boca ancha y cuello, para introducir el material en la probeta.

12.5.10. Horno

De tamaño adecuado con termostato para mantener una temperatura a 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C), deben contar con termómetro y ventilación adecuada.


12.6.1. Guantes de hule, cepillos y charolas.

12.6.2. Cloruro de calcio anhidro, 454 g.

12.6.3. Glicerina U.S.P. (normalizada), 2 050 g (1640 mL).

12.6.4. Formaldehido (solución volumétrica al 40 %), 47 g (45 mL).

12.6.5. Papel filtro

Debe ser de velocidad de filtrado rápido, de preferencia plegado.

12.6.6. Soluciones preparadas de la siguiente manera

12.6.6.1. Solución de reserva

Disolver los 454 g de cloruro de calcio en 1 890 mL (1/2 galón) de agua destilada, y filtrar la solución. A la solución filtrada agregar la glicerina, el formaldehido y agua destilada hasta completar 3 780 mL (1 galón) y mezclar perfectamente.

12.6.6.2. Solución de trabajo

Colocar en una de las botellas de 3 780 mL (1 galón) de capacidad, 85 mL ± 5 mL de la solución de reserva, llenar con agua destilada hasta completar 3 780 mL (1 galón) y agitar para obtener una solución homogénea.

Puede utilizarse agua potable si en tres pruebas comparativas de equivalente de arena no se han encontrado diferencias de resultados con ambos tipos de agua. Los 6 especímenes de prueba de esta comparación deben ser tomadas de la misma muestra de material y deben ensayarse como se describe en el inciso 12.7.

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12.7. Muestra

12.7.1. Tomar el material para esta prueba de acuerdo con el capítulo 2 de esta norma mexicana y complementarlo con lo indicado en la NMX-C-030-ONNCCE y reducirla por cuarteo con lo expresado en el capítulo 3 de esta norma mexicana y la NMX-C-170-ONNCCE (véase 12.3. referencias). Dejar secar el material al sol, o bien, en horno hasta masa constante a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C), cuando se requiera mayor precisión en los resultados.

La cantidad inicial de material que debe tomarse es tal, que una vez tamizado por la malla 4,75 mm (N₀. 4), se obtenga una masa mínima de 1 500 g.

12.7.2. Para el material así obtenido, a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4) de acuerdo con lo indicado en el capítulo 5 de esta norma mexicana, tomando las precauciones necesarias para evitar la pérdida de finos, puede preferirse para esto, humedecerlo ligeramente. Si la fracción retenida en la malla 4,75 mm (N₀. 4) contiene partículas con material fino adherido, frotar vigorosamente entre las manos cubiertas con guantes y el polvo resultante agregarlo al material que paso por la malla 4,75 mm (N₀. 4).

12.7.3. Mezclar perfectamente la muestra con las manos protegidas con guantes de látex o similares, llenar una capsula, golpear esta por su base contra la mesa de trabajo, con el fin de acomodar las partículas y finalmente, enrasar. De esta manera se prepara el número de especímenes necesarios. Hacer por muestra dos determinaciones como mínimo.

12.8. Procedimiento

12.8.1. Colocar la botella con la solución de trabajo en una repisa, la cual debe estar a una altura de 914 mm ± 25 mm (36” ± 1), sobre la mesa de trabajo.

12.8.2. Instalar el sifón, verter en la botella, el cual se llena soplando por el tubo corto y manteniendo abierta la pinza Haffman de que está provisto el tubo largo.

12.8.3. Instalar el sifón, verter en cada una de las probetas la solución de trabajo hasta una altura de 102 mm ± 2 mm (4” ± 1/10”).

12.8.4. colocar en cada probeta uno de los especímenes previamente preparados, usando el embudo para evitar la pérdida de material y golpear firmemente varias veces la base de la probeta contra la palma de la mano, para expulsar el aire atrapado y facilitar la saturación del material.

12.8.5. Dejar reposar el espécimen durante 10 min ± 1 min, procurando no mover la probeta durante este lapso. A continuación colocar el tapón de hule en la probeta y aflojar el material del fondo de esta inclinándolo y agitándolo simultáneamente.

12.8.6. Agitar la probeta de cualquiera de las tres formas que se indican a continuación:

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12.8.6.1. Utilizando el agitador mecánico accionado con motor eléctrico, el cual se calibra previamente para obtener un índice de oscilaciones de 175 ciclos por minuto ± 5 ciclos por minuto, con una carrera aproximada de 203 mm (8”) en un tiempo de agitado de 45 s ± 1 s. entendiéndose por ciclo un movimiento de oscilación completo.

12.8.6.2. Utilizando el agitador mecánico accionado manualmente (véase figura 15), instalar primeramente la probeta en las mordazas del dispositivo y en seguida impulsar con la mano la parte superior del agitador, de manera que el índice de oscilaciones se desplace lo necesario para dar una amplitud de 127 mm ± 5 mm (5” ± 0.2”) estando el operador de frente del aparato. Soltar las barras flexibles y seguir impulsando el aparato, aplicándole una fuerza horizontal con la mano, en el mismo sentido del primer impulso, con objeto de mantener a la probeta en un movimiento oscilatorio uniforme con el desplazamiento medio citado; continuar la acción del agitador hasta completar 100 ciclos en 45 s ± 5 s.

FIGURA 15.- Esquema del agitador mecánico

12.8.6.3. Mediante agitado manual. Sostener la probeta por sus extremos y agitarla vigorosamente con un movimiento lineal horizontal, hasta completar 90 ciclos en 30 s, con una carrera aproximada de 229 mm ± 25 mm (9” ± 1”). Para agitar satisfactoriamente la probeta, el operador debe mover solamente los antebrazos relajando el tronco y en especial los hombros.

12.8.7. Una vez efectuada la operación de agitado, destapar la probeta, colocarla sobre la mesa de trabajo, introducir en ella el tubo irrigador y accionarlo, abriendo la pinza Haffman, de manera que a medida que se baja, se vayan lavando las paredes de la probeta. Llevar el tubo hasta el

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fondo de la misma, y simultáneamente realizar un ligero picado al material, acompañado de movimientos rotatorios alternativos del tubo irrigador alrededor de su eje y trasladándolo por el contorno interior de la probeta. Esta situación tiene por objeto separar el material fino de las partículas de arena, con el fin de dejarlo en suspensión.

12.8.8. cuando el nivel del liquido esté a punto de llegar a 381 mm (15”), subir lentamente el tobo irrigador y regular el flujo sin cortarlo, de manera que el liquido se mantenga aproximadamente en el nivel mencionado, mientras se está sacando dicho tubo.

12.8.9. Dejar la probeta en reposo durante 20 min ± 15 s, contados a partir del momento en que se haya extraído el tubo irrigador. Evitar cualquier vibración o movimiento de la probeta durante ese tiempo, ya que esto alteraría el asentamiento normal de los sólidos en suspensión, provocando resultados erróneos.

12.8.10. Transcurrido el periodo de reposo, leer en la escala de la probeta el nivel superior de los finos en suspensión, al cual se le denomina como “lectura de arcilla” o altura h (véase figura 16). Si el nivel mencionado no se define claramente al cabo del tiempo especificado, dejar la muestra en reposo, si el tiempo total de sedimentación transcurrido; excede de 30 min siempre y cuando se corrobore con las pruebas descritas en los capítulos 6 y 7 de esta norma, repetir la prueba empleando tres especímenes del mismo material, cuyo caso debe registrarse como “lectura de arcilla” definitiva, la correspondiente al espécimen en que se obtuvo el menor tiempo de sedimentación.

FIGURA 16.- Lectura de arcilla de la probeta

12.8.11. Introducir lentamente el pisón en la probeta hasta que por peso propio el pisón descanse en la fracción gruesa, teniendo cuidado de no perturbar los finos en suspensión. Mientras desciende el pisón, conservar uno de los vértices de su pie en contacto con la pared de la probeta, en las proximidades de la escala de graduación. Cuando el pisón se detenga al apoyarse sobre la fracción gruesa, hacer la lectura del nivel en la probeta al cual se denomina como “lectura de arena” o altura h2 (véase figura 17), según la alternativa correspondiente (véase 6.3.1)

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FIGURA 17.- Lectura de arena de la prueba

Cuando se trate del pisón A, hacer la lectura del nivel con el indicador de plástico, restar 254 mm (10”) y registrar la diferencia como “lectura de arena”.

Si emplea el pisón tipo B, girar este sin empujarlo, hasta que uno de los indicadores coincida con la escala de medición, hacer la medición, restar 2,5 mm (1/10”) y registrar la diferencia como “lectura de arena”.

12.8.12. Si el nivel de la fracción fina o de la fracción gruesa queda entre dos divisiones de la escala de graduación, por ejemplo 2,5 mm (1/10”), debe registrarse la lectura correspondiente a la división superior.

12.9. Calculo

Para calcular el equivalente de arena se debe emplear la siguiente expresión, aproximando el valor al entero superior

Donde:

Ea es el equivalente de arena

h1 es la lectura de arcilla

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h2 es la lectura de arena

Por lo general se hacen dos determinaciones de la misma muestra y los resultados se promedian, siempre y cuando la diferencia entre ambos no exceda de 4%. En el caso de que la diferencia sea mayor, debe repetirse la prueba.

12.10. Precisión

No se ha determinado para este método

12.11. Informe

El informe de resultados debe incluir lo siguiente:

12.11.1. Identificación del material ensayado.

12.11.2. Numero de muestra


ASTM-D-2419-87 TEST METHOD FOR SAND EQUIVALENTE VALUE OF SOILS AND FINE AGGREGATE.

SCT-6.01.03.009-1 DETERMINACION DEL EQUIVALENTE DE ARENA (1986)

12.13. Apéndice

12.13.1. Las causas más frecuentes de error en estas pruebas son las siguientes

12.13.1.1. Efectuar la operación de agitado en forma diferente de la especificada.

12.13.1.2. Lavar las partículas gruesas con irrigador en forma deficiente, por obstrucción en el tubo irrigador o en alguna otra parte del sifón, o bien, por haberse formado grumos en la solución de trabajo.

12.13.1.3. Mover la probeta con la muestra del agregado durante el periodo de sedimentación o colocarla en un lugar sujeto a vibraciones.

12.13.1.4. Introducir el piso en la probeta a una velocidad excesiva.

12.13.1.5. Mover el pisón de su posición de reposo antes de haber efectuado la lectura correspondiente.

12.13.1.6. Poner la solución de trabajo a un nivel diferente al especificado.

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12.13.2. Al ejecutar esta prueba debe tenerse las siguientes precauciones

12.13.2.1. No exponerse al sol dispositivos de plástico, especialmente las probetas.

12.13.2.2. No modificar las dimensiones de los orificios del tubo irrigador. Cuando por alguna causa, estos se hayan obstruido y no sea posible destaparlos emplear métodos no destructivos, debe usarse una alfiler o cualquier otro objeto puntiagudo, pero sin agrandar los orificios.

12.13.2.3. No usar soluciones de trabajo que estén contaminadas por colonias de hongos o bacterias, las cuales con fácilmente identificables por el aspecto viscoso que presentan algunas zonas de la solución limpiadora. Para removerlas del sistema de irrigación. Se debe preparar una solución limpiadora diluyendo hipoclorito de sodio (cloruro de uso casero) en una cantidad igual de agua; llenar el recipiente de la solución de trabajo con la solución limpiadora, deja de fluir aproximadamente 1 L de solución limpiadora y dejar reposar el conjunto por lo menos 8 h. después de este periodo, vaciar todo el contenido del tubo irrigador accionando el sifón, quitar este dispositivo de la boca del recipiente y enjuagar todo el sistema con agua limpia. Después de esta operación el equipo debe de estar nuevamente en condiciones de trabajo.

12.13.2.4. Para realizar esta prueba debe adiestrarse previamente al operador. Debe considerarse que un operador es capaz, cuando con tres pruebas consecutivas de cada una de ellas presentan una diferencia no mayor de 4%, con respecto del promedio de las pruebas.

12.13.2.5. Los resultados de la prueba de equivalente de arena obtenidos en especímenes que no han sido secados, generalmente son inferiores a los obtenidos en especímenes secados.

13. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DEL VALOR CEMENTANTE EN SUELOS

13.1. Objetivos

Este capítulo establece el método de prueba para determinar el valor cementante de un suelo que pasa a través de la malla 4,75 mm (N₀. 4).


Este método de prueba es aplicable en las estructuras terreas para proyectos, el resultado obtenido, es tomado como valor numérico

13.3. Referencias

Esta norma mexicana, se complementa con las siguientes normas mexicanas vigentes:

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NMX-B-231 Industria de la construcción – Cribas para la clasificación de materiales granulares.

NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 Muestreo e identificación de muestras y capitulo 3 Preparación de muestras.

13.4. Definiciones

13.4.1. Valor cementante

Es la propiedad mecánica de un suelo que influye en la compactación y que le permite conservar su estabilidad en estado seco, expresado en kg/cm² (kpa).

13.5. Equipo

13.5.1. Tres moldes de lámina galvanizada del N₀. 12, de 101, mm de altura y de sección cuadrada, con dimensiones interiores de 76,2 mm por lado. Cada modelo debe tener bisagras en dos aristas opuestas, una de las cuales debe estar provista de un pasador removible que permita abrir el molde.

13.5.2. Placa de compactación de acero de forma cuadrada de 75 mm por lado y 7,9 mm de espesor, con vástago central de forma cilíndrica de 19 mm de diámetro y 50,8 mm de altura (véase figura 18).

13.5.3. Pisón metálico con masa de 908 g y superficie circular de apisonado con diámetro de 19 mm acoplado a una guía metálica tubular para dar una altura de caída libre de 450 mm (véase figura 18).

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FIGURA 18.- Esquema de accesorios para la realización de la prueba

13.5.4. Balanza de 5 kg de capacidad y 5 g de aproximación.

13.5.5. Malla 4,75 mm (N₀. 4)

13.5.6. Probeta de 1 L de capacidad con graduaciones a cada 10 mL.

13.5.7. Probeta con capacidad de 100 mL de capacidad y con graduaciones cada mL.

13.5.8. Charola metálica rectangular de 400 mm x 600 mm x 100 mm y cucharon metálico.

13.5.9. Maquina de compresión con capacidad mínima de 2 500 kg que permita efectuar lecturas a cada 10 kg o menor.

13.5.10. Horno de termostato que mantenga una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C).

13.6. Muestra

13.6.1. Tomar una muestra de material de acuerdo a lo indicado en el capítulo 2 de esta norma mexicana y reducirla por cuarteos de acuerdo a lo establecido en el capítulo 3 de esta norma mexicana, hasta obtener un mínimo de 3 kg de material que pasa a través de la malla 4,75 mm (N₀ 4)

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13.6.2. Agregar agua en cantidad suficiente para que el material obtenga su contenido de agua óptimo de compactación y mezclar perfectamente hasta lograr una distribución uniforme de agua.

13.6.3. Pesar tres porciones iguales de material en la cantidad suficiente para fabricar 3 especímenes de forma cubica.

13.7. Procedimiento

13.7.1. Colocar sobre un apoyo firme de superficie horizontal uno de los moldes con tiras de papel engrasadas en las paredes interiores con el fin de evitar la adherencia entre el molde y el material. Depositar en el molde una de las tres porciones de material en tres capas; utilizando la placa se compacta cada capa con 15 golpes de pisón con una altura de caída libre de 450 mm, se repite el procedimiento para las 2 porciones de material faltantes para obtener 3 especímenes de prueba. Es conveniente hacer un rayado a la capa compactada para ligar esta con la siguiente y no haya desplazamiento de esta en el momento de ensayar a la compresión el tubo seco.

13.7.2. Después de compactados los especímenes, colocarlos dentro del horno a una temperatura de 313 K (40°C), manteniendo hasta que se reduzca su contenido de agua lo suficiente para que permita remover los moldes sin dañar los especímenes. En algunos casos el material compactado permite remover el molde sin dañar el espécimen después de elaborarlo.

13.7.3. Ya separados los especímenes de los moldes, se mantiene en el horno a una temperatura de 383 K ± 5 K (110°C ± 5°C) hasta masa constante. El tiempo de secado puede variar de 16 h a 24 h.

13.7.4. Extraer los especímenes del horno y dejarlos enfriar a temperatura ambiente.

13.7.5. Cabecear los especímenes con azufre en ambas caras para dejarlas horizontales conservando su posición original en la que fueron compactados, dejar enfriar a temperatura ambiente.

13.7.6. Colocar uno de los especímenes en la máquina de compresión y aplicar carga en forma lenta y uniforme hasta que el espécimen ya no registre carga y anotar en kg la carga máxima. Repetir el procedimiento para los especímenes restantes.

13.8. Calculo

La resistencia a la compresión de cada uno de los especímenes se calcula dividiendo la carga máxima entre el área promedio de la sección aplicando la siguiente fórmula:

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Donde:

Vc es el valor cementante expresado en kg/cm²

Cm es la carga máxima aplicada al espécimen

As es el área de sección del espécimen

El valor cementante se reporta como el promedio de las resistencias a la compresión obtenidas en los tres especímenes expresándolo en kg/cm² con aproximación de 0,1 g.

Si uno de los valores obtenidos varía notablemente de los otros dos este se desecha para el cálculo. Si los tres valores obtenidos varían notablemente se desecha y se repite la prueba.

13.9. Precisión

No se ha determinado la precisión para este método.

13.10. Informe

Este valor se reporta en un formato libre donde se concentran todos los parámetros obtenidos de la muestra en cuestión.


S.C.T.6.01.03.009-K.01 (1986) Prueba de valor cementante.

13.12. Apéndice

13.12.1. Al efectuar esta prueba se debe tener las siguientes precauciones:

a) Al sacar los especímenes de los moldes, se debe tener cuidado con su manejo para evitar su deterioro.

b) Antes de efectuar la prueba de compresión verificar que los especímenes estén completamente secos.

c) Evitar que la temperatura de secado sea mayor que la especificada.

14. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE VARIACION VOLUMETRICA

14.1. Objetivo

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Este capítulo es útil para conocer las variaciones de volumen de un material, debido a cambios de estructura y acomodo de sus partículas.


Tomando en cuenta que las condiciones de material que se comparan da origen a una gran variedad de casos, se trata en este capítulo, únicamente los coeficientes de variación volumétrica de estado natural a estado suelto, de estado natural a estado compactado en el lugar, de estado suelto a estado compactado en laboratorio.

14.3. Referencias

Este capítulo se complementa con los siguientes capítulos y normas mexicanas vigentes:


NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 Muestreo e Identificación de Muestras, capitulo 3 Preparación de Muestras, capitulo 4 Determinación del Contenido de Agua, capitulo 9 Determinación de Masas Volumétricas Suelta Seca y Máxima (Proctor) y capitulo 15 Determinación de Pruebas de Compactación en el Lugar.

14.4. Definiciones

14.4.1. Coeficiente de variación volumétrica

Es el cambio y acomodo de partículas de una masa con respecto a su volumen, por la cantidad de vacios que está presente.

14.5. Equipo

14.5.1. Bascula con capacidad de 120 kg y una precisión de 0,5 g.

14.5.2. Balanza con capacidad de 2 620 g y una precisión de 0,05 g.

14.5.3. Pala

14.5.4. Pico

14.5.5. Barreta

14.5.6. Probeta graduada y con capacidad de 1 000 cm³, con graduación de 10 cm³

14.5.7. Recipiente para masa volumétrica suelta. Se debe emplear un recipiente metálico y cilindro rígido para conservar su forma y volumen calibrado, la capacidad es de acuerdo al tamaño de grava como se muestra en la tabla 7.

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TABLA 7.- Capacidad del recipiente de acuerdo al tamaño de la grava

Capacidad Tamaño máximo nominal del agregado

Espesor mínimo Fondo (mm)

Metal Pared (mm)

5 13 5,0 2,510 25 5,0 2,514 40 5,0 3,028 100 5,0 3,0

14.5.8. Molde proctor completo

14.5.9. Malla de 75 mm (3”)


14.6.1. Arena graduada

Sin aristas, no degradable comprendida entre las mallas 20-30

14.6.2. Costales

Sin agujeros para que no se escape parte de la muestra.

14.6.3. Brocha

14.7. Muestras

Se trae aproximadamente 30 kg de material representativo para masa unitaria suelta de acuerdo a lo establecido en el capítulo 2.

14.8. Procedimiento

14.8.1. Coeficiente de variación volumétrica de estado natural a estado suelto.

Es la relación de volumen del material en estado suelto respecto al que presentaba dicho material en su estado natural y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en su estado natural y la masa volumétrica seca del mismo material en estado suelto, aplicando la siguiente fórmula:

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Donde:

Cns es el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado natural a estado suelto, numero adimensional.

dn es la masa seca del material en su estado natural, en kg/m³.

ds es la masa volumétrica seca del material en su estado suelto, en kg/m³.

14.8.2. Coeficiente de variación volumétrica de estado natural ha estado compactado en el lugar.

Es la relación del volumen del material compactado en el lugar, respecto al que presentaba dicho material en su estado natural y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en estado natural y la masa volumétrica seca del mismo material compactado en el lugar; esta última condición es la que presenta el material cuando ha sido sometido a algún procedimiento de acomodo en la obra. El coeficiente mencionado se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Donde:

Cnc es el coeficiente de variación volumétrica, de estado natural a estado compactado en el lugar, numero adimensional.

dn es la masa volumétrica seca del material en su estado natural, en kg/m³.

dc es la masa volumétrica seca del material compactado en el lugar, en kg/m³

14.8.3. Coeficiente de Variación Volumétrica de Estado Suelto a Estado Compactado en el Lugar

es la relación del volumen del material en estado compactado en el lugar, respecta al que presentaba en estado suelto, y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica del material en estado suelto y la masa volumétrica del mismo material compactado en el lugar; el estado suelto se considera en almacenamientos, en los vehículos de transporte, acamellonado o bajo cualquier condición en la que el material, después de haber sido removido en su estado natural ya compactado o de habérsele aplicado un tratamiento, no haya sido sometido a un

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proceso de compactación. El coeficiente de variación volumétrica se obtiene mediante las siguientes formulas:

Donde:

Csc es el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado suelto a estado compactado en el lugar, numero adimensional.

ds es la masa volumétrica seca del material en estado suelto, en kg/m³.

dc es la masa volumétrica seca del material compactado en el lugar, en kg/m³.

14.8.4. Coeficiente de variación volumétrica de estado suelto a estado compactado en el laboratorio

Es la relación del volumen del material en estado compactado en el laboratorio respecto al que presentaba en estado suelto y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en estado suelto y la masa volumétrica seca del mismo material compactado en el laboratorio, tomando en cuenta en esta ultima determinación la totalidad de las partículas del material. El coeficiente de variación volumétrica se obtiene mediante el siguiente procedimiento:

a) Se determina la masa volumétrica seca máxima del material en estado suelto ds, de

acuerdo con el procedimiento que corresponde según capitulo 15.b) Previamente la muestra original se determina el por ciento de material con tamaño mayor

que el que se utiliza en la prueba de compactación considerada.c) Se determina la masa volumétrica seca máxima del material compactado en el laboratorio

d máx, según capitulo 15.

d) Se corrige la masa volumétrica seca máxima del material compactado en el laboratorio, d

máx, para tomar en cuenta la totalidad de tamaños que incluye la muestra original mediante la siguiente fórmula:


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Donde:

´d máx. es la masa volumétrica seca máxima corregida, en kg/m³.

X es el peso del material que pasa la malla 19,0 mm (3/4”), según el caso, en porciento, respecto a la muestra original.

Y es el peso del material retenido en la malla 19,0 mm, según el caso, en por ciento, respecto a la muestra original.

d máx. es la masa volumétrica seca máxima de la fracción que pasa la malla 19,0 mm, según

el caso, en kg/m³

Sap es la masa volumétrica relativa de la fracción retenida en la malla 19,0 mm.

° es la masa volumétrica del agua, que se considera de 1 000 kg/m³.

R es un coeficiente cuyo valor esta dado en función de Y en la tabla 8

TABLA 8.- Coeficiente de R en función de Y

Y R20 o menos 1,0

21-25 0,9926-30 0,9831-35 0,9736-40 0,9641-45 0,9546-50 0,94

d) se calcula el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado suelto a estado compactado en el laboratorio, aplicado a la siguiente fórmula:

Donde:

Csl es el coeficiente de variación volumétrica, de estado suelto a estado compactado en el laboratorio.

ds es la masa volumétrica seca del material en estado suelto, en kg/m³

d máx es la masa volumétrica seca máxima corregido, en kg/m³

14.9. Calculo

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Véase procedimientos incisos 14.8.1, 14.8.2, 14.8.3 y 14.8.4.

14.10. Precisión

No se ha desarrollado la precisión para este método.

14.11. Informe

El informe debe contener los siguientes datos:

14.11.1. Obra

14.11.2. Ubicación

14.11.3. Fecha de muestreo

14.11.4. Numero de muestra

14.11.5. Fecha de ensaye

14.11.6. Informe

14.11.7. Laboratorista

14.11.8. Banco

14.11.9. Procedencia


S.C.T. Materiales para terracerías 1986 Libro 6.01.01

ASTM Standards on soil Compaction 1993.

14.13. Apéndice

Para efectuar estas pruebas se deben tener las siguientes precauciones

14.13.1. Al efectuar las calas, se debe tener cuidado de no palanquear ni enrasar la arena en el sondeo.

14.13.2. Se debe tener cuidado al efectuar las masas volumétricas secas máximas en el laboratorio, de no dar golpes de mas o de menos, para no aumentar o disminuir su masa unitaria.

15. METODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACION DE COMPACTACION EN EL LUGAR

15.1. Objetivo

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Este capítulo, establece el método de prueba para la determinación de las pruebas de compactación de los suelos, a través de las masas volumétricas de los suelos en el lugar.


Determinar el grado de acomodo de las partículas de un suelo en su estado natural o bien, de un material que forme parte de una estructura, ya sea que esta se encuentre en construcción o terminada; fundamentalmente consiste en relacionar la masa volumétrica seca del lugar, con la respectiva masa volumétrica seca máxima, ambas deter4minaciones se efectúan con porciones del suelo o material, correspondiente a un mismo tamaño, el cual queda limitado de acuerdo con la fracción de suelo que se utilice en la prueba de compactación del laboratorio considerada.

15.3. Referencias

Este capítulo se complementa con los siguientes capítulos y normas mexicanas vigentes:


NMX-C-030-ONNCCE Industria de la construcción – Agregados – Muestreo

NMX-C-073 Industria de la Construcción – Agregados –Masa volumétrica – Método de prueba

NMX-C-170-ONNCCE Industria de la construcción – Agregados – Reducción de las muestras de agregados obtenidos en campo al tamaño requerido para las pruebas.

NMX-C-416-ONNCCE Capitulo 2 Muestreo e identificación de muestras; Capitulo 3 Preparación de muestras; Capitulo 4 Determinación del contenido de agua; Capitulo 8 Masa especifica de los suelos; Capitulo 9 Masa volumétrica seca máxima y el contenido de agua optimo; Capitulo 10 Determinación del Valor Relativo de Soporte; Capitulo 14 Coeficiente de Variación Volumétrica.

15.4. Definiciones

15.4.1. De acuerdo con la capacidad del suelo o grado de acomodo que presentan sus partículas solidas, las masas volumétricas (pesos volumétricos) pueden ser:

15.4.1.1. Masa volumétrica del suelo en estado natural

Cuando el acomodo que tienen sus partículas es consecuencia de un proceso de la naturaleza. Esta masa volumétrica es la que corresponde a la condición que tienen los materiales en los bancos en su estado original y en general, es el que se refiere al terreno natural sin haber sido removido.

15.4.1.2. Masa volumétrica del suelo en estado suelto

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Es cuando su estructura ha sido alterada por algún proceso mecánico como la extracción, disgregación, cribado, trituración, etc. Y que se ha depositado o almacenado sin someterlo a ningún tratamiento especial de compactación. Esta masa volumétrica es variable para un mismo material de acuerdo con el acomodo que adopten sus partículas solidas, dependiendo de diversos

factores, tales como el sistema de carga, el medio de transporte, tipo y altura de almacenamiento, etc. Para que la masa volumétrica de un material suelto sea representativa, deberá determinarse en las condiciones reales de trabajo o de almacenamiento.

15.4.1.3. Masa volumétrica del suelo en estado compacto

Se refiere a que las partículas solidas que lo constituye han adquirido un cierto acomodo por algún procedimiento de compactación. En este caso se presentan dos posibilidades, siendo una de ellas la que toma en cuenta la totalidad de las partículas del material y la otra, que considera la fracción del material que pasa por determinada malla. La primera se aplica generalmente para el cálculo de coeficiente de variación volumétrica y la segunda para obtención del por ciento de compactación.

15.4.2. Para efectos de esta norma mexicana, los procedimientos descritos son

15.4.2.1. Masa volumétrica seca suelta.

La masa volumétrica de un suelo en estado suelto sirve principalmente para determinar los coeficientes de variación volumétrica y puede determinarse en campo o en laboratorio. Para la determinación de la masa volumétrica del suelo en estado suelto en el campo, se debe tratar de reproducir las condiciones reales de trabajo, por lo que el procedimiento se aplica para medir la masa y el volumen del material en estudio y depende del tipo de recipiente y de la forma de llenarlo con el suelo, así por ejemplo, para efectos de acarreos, es necesario medir el peso del material depositándolo en la caja del camión, con el equipo de carta que se vaya a utilizar en la obra, determinando su masa total en una masa para vehículos o bien, si no dispone de esta bascula, pesando el material en forma parcial, calculando el peso de la caja por medición directa.

15.4.2.2. Masa volumétrica compactada

La masa volumétrica compactada en el lugar “in situ”, se determina de acuerdo con los métodos siguientes

15.4.2.2.1. Método de densímetro nuclear

Este método, determina la cantidad de agua y la densidad o masa volumétrica (peso volumétrico), utilizando las técnicas de retrodispersion y transmisión directa. La humedad se determina por el método de retrodispersion (contenido de agua) y la densidad (masa volumétrica) por cualquiera de las dos técnicas. La técnica de retrodispersion (contenido de agua) consiste en colocar el aparato

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o fuente al ras de la superficie a ensayar y obtener lecturas hasta de 50 mm de profundidad. La técnica de transmisión directa consiste en taladrar un pequeño agujero en el material por ensayar y descender una varilla de fuente radioactiva a la profundidad requerida que puede ser hasta de 300 mm. Este método no es destructivo es de fácil utilización y sus ensayos están limitados por la composición química, heterogeneidad de la muestra y la textura superficial del material por ensayar.

15.4.2.2.2. Método de cono y arena.

Este método se aplica principalmente a suelos que pasan la malla 38,1 mm tanto en su estado natural como en su estado compactado, sirve para obtener los grados de compactación de los materiales que forman las terracerías y los coeficientes de variación volumétrica. Es un procedimiento semejante al de la trompa y arena, excepto que la medición del volumen del sondeo con arena graduada de masa volumétrica previamente determinada, se hace utilizando un dispositivo constituido esencialmente por conos metálicos que se ajustan a un frasco de material transparente.

15.4.2.2.3. Método valón de goma.

Este método se efectúa en los materiales tanto en estado natural firmes como en estado compactado, en materiales que pasa la malla 38,1 mm, se utiliza un aparato de valón de goma, que se coloca sobre un agujero previamente excavado en el suelo y donde se bombea agua dentro del globo de goma situado dentro del aparato, el cual se fuerza al interior del agujero. La cantidad de agua desplazada dentro del globo se observa dentro de la graduación de una probeta de vidrio.

15.4.2.2.4. Método de trompa y arena.

Este método se efectúa en los materiales tanto en estado natural como en estado compactado y sirve para obtener los grados de compactación y los coeficientes de variación volumétrica. La determinación de la masa volumétrica en el lugar por este método, consiste esencialmente en hacer una excavación en el sitio de prueba elegido, pesando el material extraído y relacionar esta masa con el volumen del sondeo, medido con arena. Este método se aplica hasta un máximo de la partícula que pase la malla 75,0 mm.

15.4.2.2.5. Método de agua.

Este método se emplea para la determinación de las masas volumétricas de los suelos con fragmentos de roca, ya sea en estado natural o bien en estado compactado, cuando están formando capas o estratos de más de 40 cm de espesor. La prueba consiste en efectuar en dichos suelos, a partir de una superficie horizontal, un sondeo de forma rectangular, pesar el material extraído y relacionar su masa con el volumen de la excavación; este volumen se determina cubriendo la superficie del sondeo con una tela delgada de plástico y midiendo el


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volumen de agua que se necesita para llenarlo. Este método también se utiliza en la determinación de los coeficientes de variación volumétrica.

15.4.2.2.6. Método de muestras inalteradas.

En este método se obtienen la masa volumétrica (peso volumétrico) de muestras inalteradas, extraídas en suelos finos utilizados en terracerías, que pueden labrarse sin que se disgreguen y cuyas partículas tengan un tamaño máximo inferior a la malla 4,75 mm.

15.4.2.2.7. Método de volumen directo conocido en el lugar (método de probeta)

Este método no se recomienda emplear para fines de grado de compactación, sin embargo es una alternativa que se puede presentar en pruebas de mecánica de suelos donde no exista otro método que emplear. Se puede obtener la masa volumétrica de los diversos suelos, aun contando con fragmentos pequeños de roca, en estado natural, cuando el material presenta ciertas dificultades para labrar una muestra inalterada que permita realizar lo descrito en el párrafo 15.4.2.2.6, así como en materiales previamente compactados, la determinación de la masa volumétrica del volumen conocido del lugar, consiste en hacer una excavación en el sitio de prueba elegido, determinar y registrar la masa del material extraído en estado húmedo y relacionarlo con el volumen de la excavación determinado con arena y otro material con ayuda de otra probeta graduada.

15.5. Equipo

Según el método a emplear los aparatos, equipo y materiales son los siguientes:

15.5.1. Balanza con capacidad mínima de 120 kg con aproximación de 10 h.

15.5.2. Balanza con capacidad mínima de 20 kg con aproximación de 5 g.

15.5.3. Balanza con capacidad mínima de 2 kg con aproximación de 0,1 g.

15.5.4. Balanza con capacidad mínima de 300 g con aproximación de 0,01 g.

15.5.5. Dispositivo “Trompa de Elefante” para colocar la arena en el sondeo

Consiste en un recipiente de forma cilíndrica con fondo cónico y una extensión de tubo metálico flexible (véase figura 19).

15.5.6. Recipiente calibrador metálico

De forma cilíndrica con diámetro interior y altura de 15 cm (véase figura 19). Para el método de trompa y arena.

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FIGURA 19.- Dispositivo para colocar la arena en el sondeo y recipiente calibrador

15.5.7. Recipiente calibrador de forma cilíndrica

Cuyo diámetro interior debe ser de 18 cm y altura de 10 cm para el método de cono y arena.

15.5.8. Dispositivo o aparato de cono para colocar arena en el sondeo

Este dispositivo consta de: un frasco con capacidad de 4 L para medir volúmenes con arena, una sección desmontable con dos conos metálicos unidos entre si para una válvula que tiene un orificio de 13 mm de diámetro, base cuadrada con perforaciones en el centro, según se muestra en la figura 20

15.5.9. Aparato de balón de densidad, con tubo de vidrio con divisiones de 10 cm³. En el tubo de vidrio va alojado dentro de una pieza fundida de aleación de aluminio o material similar. Una válvula de parada y una válvula del tipo aspirador de goma reversible como se muestra en la figura 20

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FIGURA 20.- Aparato para medir el volumen con arena

15.5.10. Aparato de medida nuclear

Construido robusto y rígido con blindaje para mayor seguridad contra fugas de fuentes radiactivas incluidas en el aparato. Visualizador de cristal líquido y teclado como el ilustrado en la figura 21.

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FIGURA 21.- Aparato de medida nuclear (densímetro nuclear)

15.5.11. Recipiente metálico para masa volumétrica suelta de forma cilíndrica de capacidad de 10 L con medidas de 252,4 cm de diámetro y 200 mm de altura.

15.5.12. Charolas metálicas rectangulares de 400 mm x 600 mm x 100 mm y cucharon metálico.

15.5.13. Barreta de acero con un extremo terminado en punta y en bisel.

15.5.14. Herramienta auxiliar de campo

Palas, marro, cincel, picos, nivel de burbuja, espátulas, cuchara de albañil reglas metálicas de 300 mm y escantillones.

15.5.15. Herramientas de laboratorio

Cuchillo, segueta, calibrador tipo vernier de 0,01 cm de aproximación, arco de joyero con alambre, marro, vaso de aluminio de 500 cm³, vaso de precipitado de 400 cm³, termómetro con capacidad aproximada de 273 K a 373 K (de 0°C a 100°C), parrilla eléctrica o estufa de gas.

15.5.16. Torno para labrar probetas

15.5.17. Probeta de 1 000 mL graduados cada 10 mL y recipiente de aproximadamente 5 L, 10 L y 20 L de capacidad


15.6.1. Parafina blanca o mezcla de parafina blanca y petrolato en partes iguales.

15.6.2. Hilo delgado de nylon.

15.6.3. Bolsas, recipiente impermeable, frasco y bote con tapa

15.6.4. Arena limpia y seca con partículas densas y redondeadas cuyos tamaños están comprendidos en la malla 0,850 y 0,600 mm

15.6.5. Tela delgada de plástico resistente cuadrada con sección de 350 mm x 350 mm y lona ahulada de forma cuadrada de aproximadamente 200 mm x 200 mm de lado mínimo.

15.7. Muestras

15.7.1. Masa volumétrica de un suelo seco y suelto en el laboratorio

15.7.1.1. Para la prueba la muestra debe ser preparada de acuerdo con lo establecido en los capítulos 2 y 3 de esta norma mexicana, se toma por cuarteo la porción necesaria para llenar el recipiente y se mezcla para homogeneizarla.

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15.7.2. Método nuclear

15.7.2.1. Calibración del aparato de medida nuclear

15.7.2.1.1. El aparato nuclear debe calibrarse determinando el rango de conteo nuclear del visualizador con las masas volumétricas de los diferentes materiales por emplear conocidos previamente en el laboratorio.

15.7.2.1.2. La calibración en el laboratorio consiste en hacer 5 determinaciones en bloques preparados que representen el volumen suficiente para asentar el aparato. La densidad o masa volumétrica debe determinarse con una precisión de ± 0,2 % para valores conocidos de masa volumétrica de 1 600 kg/m³ a 2 725 kg/m³.

15.7.2.1.3. Para conocer la variación del aparato de medida nuclear en campo, debe hacerse por cada 10 determinaciones, una con el método de cono y arena, método del balón de goma o del método de trompa y arena, las variaciones encontradas deben estar dentro de la variación de ± 1,0 %.

15.7.2.1.4. La calibración del aparato debe hacerse cada año como mínimo, o bien cuando los valores exceden el 3 % de las comparaciones de los métodos mencionados en el inciso 15.7.2.1.3 y después de ser reparado. Posteriormente el aparato debe calibrarse con 10 ensayes consecutivos de campo comparados con los ya conocidos en el párrafo 15.7.2.3.

15.7.3. Método de cono y arena.

15.7.3.1. Calibración del recipiente

15.7.3.1.1. Determinar la masa de la arena necesaria para llenar el cono de mayor tamaño, que se denomina cono de arena, siguiendo el procedimiento que se indica a continuación:

15.7.3.1.2. Se vierte arena en el frasco del dispositivo en una cantidad suficiente para llenar el cono de arena, se montan los conos en la boca del frasco y se cierra la válvula.

15.7.3.1.3. Se determina la masa del dispositivo conteniendo la arena, anotando su masa como “Wfs” en g.

15.7.3.1.4. Se coloca la base sobre una superficie limpia, a nivel y sensiblemente plana.

15.7.3.1.5. Se invierte el dispositivo y se coloca sobre la base.

15.7.3.1.6. Se abre la válvula y se mantiene en estas condiciones hasta que se detenga el flujo de arena, es decir hasta que se haya llenado el cono de mayor tamaño.

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15.7.3.1.7. Cerrar perfectamente la válvula, se pesa el dispositivo con arena remanente y se anota esta masa como “Wsr” en g.

15.7.3.1.8. Se determina la masa de cono de arena mediante la fórmula siguiente:

Donde:

Wsc es la masa del cono de arena, en g.

Wfs es la masa inicial del dispositivo conteniendo arena en g.

Wsr es la masa del dispositivo con la arena remanente en g.

15.7.3.1.9. La masa volumétrica de la arena se determina como se describe a continuación:

15.7.3.9.1.1. Llenar el frasco del dispositivo con la arena limpia y seca, se instalan los conos en la boca del frasco y se cierra la válvula.

15.7.3.9.1.2. Se determina la masa del dispositivo conteniendo la arena y se anota dicha masa como “Wfs”, en g.

15.7.3.9.1.3. Colocar el recipiente de calibración sobre una superficie sensiblemente horizontal y firme en posición para ser llenado el volumen de dicho recipiente deberá determinarse previamente como se indica en 15.6.3.1.2

15.7.3.9.1.4. Se instala sobre el recipiente de calibración la base metálica del aparato sujetándolo adecuadamente para evitar fugas de arena y se monta en este dispositivo conteniendo la arena.

15.7.3.9.1.5. Abrir la válvula y se mantiene en estas condiciones hasta que se detenga el flujo de arena, quedando en esta forma lleno el recipiente de calibración y el cono de arena.

15.7.3.9.1.6. Se cierra perfectamente la válvula se pesa el dispositivo con la arena remanente y se anota esta masa como “Wfsr”, en g.

15.7.3.9.1.7. Se determina la masa volumétrica de la arena “ sd”, empleando la siguiente

fórmula:

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Donde:

sd es la masa específica (peso especifico o volumétrico) de la arena, en kg/m³.

Wsd es la masa la arena seca empleada para llenar el recipiente de calibración en g.

Vr es el volumen del recipiente de calibración en cm³.

Wfs es la masa del dispositivo con el frasco lleno de arena, en g.

Wfsr es la masa del dispositivo con la arena remanente, en g.

Wsc es la masa del cono de arena, en g.

15.7.4. Método del balón de goma. Calibración del volumen indicador del aparato.

15.7.4.1. Calibrar el indicador de volumen de aparato balón de goma, usando un recipiente de volumen y dimensiones conocidas (en el recipiente de agua debe tenerse precauciones para evitar burbujas de aire atrapado, así como la impermeabilidad del recipiente; el llenado debe ser verificado con una placa de vidrio y medir la temperatura del agua. Este proceso debe efectuarse con tres determinaciones como mínimo y obteniéndose una variación en la medida ± 3 cm³ de agua.

Posteriormente se calcula el volumen del recipiente con las siguientes formulas:

Donde:

V es el volumen del recipiente o molde en cm³

W₂ es la masa del recipiente o molde de agua y la placa de vidrio, en g.

W₁ es la masa del recipiente o molde con la placa de vidrio, en g.

Vw es el volumen del agua basado en la tabla N₀. 9 en cm³/g.

TABLA 9.-Volumenes de agua

Temperatura (°C)

Volumen del agua (cm³/g)

12 1,0004814 1,0007316 1,00103

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18 1,0013820 1,0017722 1,0022124 1,0026826 1,0032028 1,0037530 1,0043732 1,00497

15.7.4.2. Colocar el aparato de balón de goma en una superficie horizontal, llenado de agua hasta la lectura inicial del volumen indicador. Posteriormente transferir el aparato sobre el recipiente previamente calibrado (véase 15.7.3.1) y sobre una superficie horizontal, aplicar la presión necesaria bombeándose agua dentro del globo de goma en el interior del recipiente para que el indicador de volumen de la lectura inicial registre el volumen final desplazado. La diferencia entre la lectura inicial y la final indica el volumen del recipiente. Para una calibración satisfactoria, la diferencia entre el volumen del recipiente calibrado y el volumen del aparato obtenido debe ser de ± 1% o menos.

15.7.4.3. La calibración del aparato debe hacerse anualmente o bien cuando se repare o cambie de membrana, debiendo cumplir nuevamente con lo indicado en 15.7.3.1

15.7.5. Método de trompa y arena. Calibración de la arena

15.7.5.1. Se verifica la masa volumétrica de la arena “ sd” de la forma siguiente:

15.7.5.2. Se determina el volumen “Vr”, del recipiente de calibración, para lo cual se determina una masa vacía con aproximación de 5 g y se coloca sobre una superficie plana y en posición horizontal, se vierte agua en el recipiente evitando la formación de burbujas de aire, colocándose sobre el borde una placa de vidrio tratada con una película de aceite delgado, se elimina el agua que haya derramado en la superficie exterior del molde y se determina su masa con la aproximación mencionada. La diferencia de masas entre el recipiente lleno de agua y vacio en g, se repite este procedimiento hasta que entres determinaciones no exista una determinación de hasta 3 cm³ en promedio de estos tres valores es el volumen del recipiente, en cm³.

15.7.5.3. Se coloca el dispositivo (trompa) en posición de trabajo, se recoge la trompa con el cordel manteniendo la en esta posición y se llena en arena con su depósito.

15.7.5.4. Posteriormente se coloca el recipiente en una superficie sensiblemente horizontal y firme, en posición para ser llenado.

15.7.5.5. en seguida se vacía arena dentro del recipiente, para lo cual se introduce la trompa con su extremo levantado hasta tocar el fondo de aquel; logrado lo anterior, simultáneamente en forma gradual se levanta el dispositivo y se suelta el cordel que sujeta la trompa, hasta que este

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quede en posición vertical y deje salir la arena con una altura mínima de caída, permitiéndole que se distribuya en toda la sección del recipiente, para lo cual se desplaza el dispositivo sin que la trompa pierda su posición vertical y se sube lo conveniente a fin de conservar la altura mínima de caída. Esta operación se continúa hasta llenar el recipiente, para lo cual se desplaza el dispositivo sin que la trompa pierda su posición vertical y se sube lo9 conveniente afín de conservar la altura mínima de caída, esta operación se continúa hasta llenar el recipiente, el que se enrasa con una regla de madera y con el menor número de pasadas.

15.7.5.6. Se determina la masa de la arena contenida en el recipiente y se registra su masa en g.

15.7.5.7. El procedimiento descrito en los párrafos: 15.7.5.3, al 15.7.5.6, se repite por lo menos tres veces para obtener el promedio de la masa de la arena utilizando para llenar el recipiente mencionado, descartando el valor que varié en más de 1% y repitiendo dichas determinaciones en caso de ser incongruentes. Este promedio es el peso de la arena seca Wsd, en g.

Se determina la masa especifica o volumétrica de la arena sd. Se emplea la siguiente fórmula:

Donde:

sd es la masa volumétrica de la arena seca, en kg/m³

Wsd es la masa de la arena seca empleada para llenar el recipiente, en g.

Vr es el volumen del recipiente, en m³

15.7.6. Método muestras inalteradas

15.7.6.1. De una muestra inalterada obtenida de acuerdo con lo indicado en el capítulo 2 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias), se obtiene una muestra respectiva.

15.7.6.2. Para cubrir con para fina, se labra un espécimen en forma sensiblemente regular con un volumen equivalente a 100 cm³.

15.7.6.3. Para obtener el espécimen por medio del labrado, se corta un prisma rectangular de bases sensiblemente paralelas y del tamaño adecuado para obtener el espécimen cilíndrico con dimensiones de 36 mm de diámetro y 90 mm de altura, aproximadamente.

15.7.7. Método del volumen directo conocido en el lugar (método de probeta)

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15.7.7.1. Una vez determinado en el lugar en que se efectuara la prueba, se prepara la superficie plana y libre de partículas sueltas.

15.7.7.2. Se realiza la excavación del sondeo en la superficie plana, evitando compactar o alterar el acomodo del material en las paredes y el fondo del sondeo, con la herramienta que se esté empleando o al extraer el material, con las dimensiones necesarias para obtener una determinación lo más representativa posible, con un valor que a criterio del operador no sea escaso.

15.7.7.3. El material al momento de extraerlo debe colocarse en un recipiente para evitar cambios del contenido natural de agua del mismo, refiriendo el recipiente con todos los datos del sitio, dejando en otro recipiente las partículas de roca (grava) mayores de 25,4 mm, que son regresadas a la excavación en el momento en que se determine su volumen.

15.7.7.4. Con ayuda de una probeta graduada se determina el volumen de la excavación registrándose como “V”. esta determinación se debe realizar llenando la probeta con arena graduada y limpia de finos volteando la probeta y registrándola a su posición original despacio, tratando de que la arena se acomode lo más suelto posible no dejando oquedades que sean apreciables a simple vista debiéndose anotar el volumen de la arena “Vi”, esta operación debe repetirse las veces que se compacte dentro de la misma, ya teniendo la probeta con la arena se procede a dejarla caer dentro de la excavación previa con una altura de caída constante de 10 mm, interrumpiendo el llenado para colocar dentro de la excavación los fragmentos de roca (grava) mayores de 25,4 mm, cuidando de no compactar la arena ya colocada, se continua el vaciado de la arena de la probeta, hasta que se llene la excavación, enrasando cuidadosamente con ayuda de una regla o similar, la arena sobrante en la probeta con la arena sobrante volviendo con su posición original despacio tratando de que la arena se acomode lo más suelto posible no dejando oquedades que sean apreciables a simple vista, registrándose como volumen final (Vf), la diferencia entre los volúmenes inicial y final, debe registrarse como volumen “V” en el registro correspondiente.

15.7.7.5. En cuanto se pueda o en el laboratorio se determina la masa del material húmedo extraído de la excavación, registrándose como: Wh v.

15.7.7.6. se determina el contenido natural de agua (W) del material extraído, de acuerdo con lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias), para que pueda conocer la masa seca del material extraído (Ws).

15.8. Procedimiento

15.8.1. Masa volumétrica seca suelta

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15.8.1.1. Empleando el cucharon se deja caer el material dentro del recipiente desde una altura de 200 mm, hasta que se llene, utilizando como referencia en escantillón y evitando que el material se reacomode por movimientos indebidos; después se procede a enrasar el material utilizando la regla de 300 mm.

15.8.1.2. Se determina la masa del recipiente conteniendo el material y se registra su masa Wm con aproximación de 5 g.

15.8.1.3. Se determina el contenido de agua del material de acuerdo con lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana. (Véase 15.3. véase referencia).

15.8.2. Masa volumétrica del lugar, método del densímetro nuclear

15.8.2.1. Procedimiento de retrodispersión. Para determinar en capas hasta de 500 mm.

15.8.2.1.1. Se selecciona la zona de la prueba en una superficie de 250 mm x 250 mm.

15.8.2.1.2. Se separa y limpia la superficie de materiales flojos o partículas superficiales sueltas.

15.8.2.1.3. Colocar el aparato de medida nuclear, de tal manera que se obtenga el contacto total entre la base del aparato y la superficie del material por ensayar.

15.8.2.1.4. El hueco o vacio máximo de bajo del aparato entre este y el material no debe exceder de 3 mm, cuando esto suceda se puede usar material fino o arena fina del mismo material para llenar el vacío existente y se debe alisar la superficie de contacto con una placa rígida.

15.8.2.1.5. Se asienta firmemente el aparato.

15.8.2.1.6. Se debe mantener el aparo lejos de otras fuentes radiactivas que puedan afectar las lecturas.

15.8.2.1.7. Se asegura o registra una o más lecturas para el periodo normal de medida.

15.8.2.1.8. Se determina la relación de la lectura de la prueba normal con la registrada de la masa volumétrica del lugar, obtenida con el aparato.

15.8.2.2. Procedimiento de transmisión directa. Para capas hasta de 300 mm

15.8.2.2.1. Se siguen los procedimientos de los párrafos: 15.8.1.1 al 15.8.2.1.6 de este capítulo.

15.8.2.2.2. Hacer una perforación perpendicular a la superficie preparada usando la guía del aparato.

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15.8.2.2.3. Colocar el aparato sobre la superficie preparada usando la guía del aparato.

15.8.2.2.4. Mediante la varilla de fuente móvil del aparto, se desciende la fuente radioactiva en incrementos de 25 mm ó 50 mm, dentro del agujero, hasta la profundidad requerida.

15.8.2.2.5. Se asegura y registra una o más lecturas para el periodo normal de medida.

15.8.2.2.6. Se determina la relación de la lectura con la prueba descrita en 15.7.2 con la registrada en la masa volumétrica del lugar obtenido con el aparto.

15.8.2.3. Se determina el contenido de agua de acuerdo a lo establecido en el capítulo 4 de esta norma mexicana. (Véase 15.3. referencias).

15.8.2.3.1. Seguridad

Para el uso de los aparatos de medida nuclear se deben seguir los procedimientos y códigos de seguridad establecidos por la COMISION NACIONAL DE SEGURIDAD Y SALVAGUARDIAS DE LA SECRETARIA DE ENERGIA.

15.8.3. Masa volumétrica del lugar, método del cono y arena

15.8.3.1. El procedimiento para determinar la masa volumétrica de un suelo, en lugar, por este método es el siguiente:

15.8.3.2. una vez seleccionado el sitio en que se debe efectuar la prueba se prepara la superficie de tal manera que se tenga una porción plana de más o menos 500 mm x 500 mm y libre de partículas sueltas.

15.8.3.3. Se coloca la base sobre la superficie preparada, se marca en esta el borde interior de dicha base para determinar el sondeo y a continuación se efectúa este a la profundidad requerida; se coloca en un recipiente el material extraído de dicho sondeo, se le determina su masa, y se toma la muestra para la prueba de humedad, todo lo cual se lleva a cabo siguiendo los lineamientos indicados en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias).

15.8.3.4. Llenar con arena el frasco del dispositivo, se montan los conos en la boca del frasco y se cierra la válvula.

15.8.3.5. Se determina la masa del dispositivo conteniendo la arena y se anota su masa como “Wfs” en g.

15.8.3.6. Se invierte e instala el dispositivo sobre la base metálica previamente colocada en el sondeo, se abre la válvula y una vez que el flujo de arena se haya suspendido, por haberse llenado el sondeo y el cono de mayor tamaño, se cierra completamente la válvula.

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15.8.3.7. Se determina la masa del dispositivo con la arena remanente en el frasco y se registra dicha masa como “Wsf” en g.

15.8.4. Masa volumétrica del lugar, método del balón de goma

15.8.4.1. Se prepara la superficie del material por ensayar y esta zona debe estar razonablemente y libre de material y partículas sueltas.

15.8.4.2. Se procede hacer la excavación del sondeo de tal manera de cuidar las alteraciones en las paredes y fondo del sondeo. Dicha excavación debe tener el volumen mínimo expresado en la tabla 10.

TABLA 10.-Volumen mínimo del sondeo

Tamaño máximo del material malla mm (N₀.)

Volumen mínimo del sondeo en mL

4,75 (N° 4) 1 13019,0 (3/4”) 1 70038,1 (1½”) 2 840

15.8.4.3. Después de efectuado el sondeo, se coloca el aparato de balón de goma lleno de agua sobre este y se registra la lectura inicial.

15.8.1.4. Se bombea agua dentro del globo de goma situado dentro del aparato, el cual se fuerza al interior del sondeo y se registra la lectura final que es la cantidad de agua desplazada dentro del globo.

15.8.4.5. La diferencia entre la lectura inicial y final se registra como el volumen del sondeo, Vn.

15.8.4.6. Se determina el contenido de agua de acuerdo con lo establecido en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias).

15.8.5. Masa volumétrica del lugar, método de la trompa y arena

15.8.5.1. Una vez seleccionado el sitio en que se debe efectuar la prueba se limpia y prepara la superficie de tal manera que se tenga una porción sensiblemente plana y libre de partículas sueltas.

15.8.5.2. Se efectúa la excavación del sondeo en el sitio de prueba preparado, cuidando evitar alteraciones en sus paredes y fondos para el objeto, con las dimensiones según tamaño máximo del material del agregado y con el espesor de la capa o estrato, y debe obtenerse el volumen mínimo de acuerdo con la tabla 11.

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TABLA 11.- Volumen mínimo del sondeo

Tamaño máximo del material que pasa la malla N₀. (Pulg.)

Volumen del sondeo de prueba no menor de

Muestra mínima para humedad (g)

4,75 (N° 4) 1 500 Ml 10012,50 (1/2”) 1 500 Ml 25025,00 (1”) 2 500 Ml 50050,00 (2”) 3 500 Ml 1 00075,00 (3”) 4 000 mL 1 000

15.8.5.3. Colocar en un recipiente todo el material que se vaya extrayendo del sondeo, tomando las precauciones necesarias para evitar pérdida de material y de humedad.

15.8.5.4. Determina la masa inmediatamente después de extraído el material del sondeo y determinar su masa “Wm” en g.

15.8.5.5. mezclar dicho material hasta homogeneizarlo, y tomar una muestra representativa, cuya masa debe estar de acuerdo con el tamaño máximo del agregado según se indica en 15.8.5.2, y se determina su contenido de agua de acuerdo a lo establecido en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias).

15.8.5.6. Se determina la masa de la arena seleccionada y seca en una cantidad estimativamente superior en 25% a la requerida para llenar el volumen del sondeo, se anota su masa como Wsl, en g y con ella se alimenta el dispositivo, manteniendo el tubo flexible recogido con el cordel, para evitar la salida de la arena.

15.8.5.7. Se introduce la trompa del dispositivo dentro del sondeo y se vacía en este la arena siguiendo el procedimiento indicado en 15.7.7. De esta norma mexicana, repitiendo el procedimiento las veces que sea necesario para llenar el sondeo.

15.8.5.8. Se determina la masa de la arena que sobro incluyendo la del dispositivo, se anota como “Wsf”, en g y se obtiene por diferencia la masa de la arena Ws, empleada en total para llenar el sondeo, anotándolo en g.

15.8.6. Masa volumétrica del lugar, método del agua

15.8.6.1. Se limpia el sitio de la prueba, dejando una superficie sensiblemente cuadrada y de 1 m de lado como mínimo, prácticamente plana y horizontal, comprobado con un nivel de burbuja.

15.8.6.2. Se efectúa el sondeo en forma cubica o cilíndrica, cuyo volumen aproximado sea de 1 000 mL mínimo evitando alterar el acomodo del material en las paredes y fondo del sondeo. Se

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coloca sobre la lona el material que se vaya obteniendo de la excavación, sin que se produzcan perdidas del mismo y se cubre con una lona húmeda para evitar la pérdida de contenido de agua.

15.8.6.3. Inmediatamente después se determina la masa del material extraído del sondeo y se registra su masa total Wm, en g.

15.8.6.4. Se mezcla el material hasta homogeneizarlo convenientemente, se toma una muestra representativa cuya masa este de acuerdo con el tamaño máximo del material, según se indica en 15.8.4.2 pero no menor de 3 kg si el material contiene fragmentos de roca; se determina su contenido de agua siguiendo el procedimiento descrito en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias) y se anota dicho contenido como en %.

15.8.6.5. cuando la excavación se dificulta, haciendo lenta la extracción del material, se efectúa el sondeo en dos o más partes y al finalizar cada una de ellas, se determina la masa correspondiente, se registra la masa parcial “Wmp”, en kg y se determina su contenido de agua, de acuerdo con lo que se indicaen15.8.6.4, anotándolo como “Wmp” en %, lo indicado también se efectúa cuando se observen variaciones importantes en las características del material o en su compactación para lo cual el sondeo se divide de acuerdo con dichos cambios.

15.8.6.6. Una vez terminado el sondeo, se coloca la tela de plástico cubriendo las paredes y el piso de dicho sondeo, sujetando las orillas de la misma en la parte exterior para evitar fugas de agua.

15.8.6.7. Se vierte agua sobre la tela de plástico hasta llenar el sondeo, utilizando primero los especímenes aforados y después la probeta y se anota el volumen del sondeo Vm en mL con aproximación de 10 mL.

15.8.7. Masa volumétrica del lugar, método muestras inalteradas

15.8.7.1. Procedimiento de la parafina.

15.8.7.1.1. Colocar la parafina o mezcla de parafina y petrolato en el vaso de aluminio y se calienta hasta licuarla.

14.8.7.1.2. De la amuestra inalterada obtenida se labra un espécimen de forma sensiblemente regular y que tenga un volumen de 100 cm³, aproximadamente.

14.8.7.1.3. Se nivela y tara la bascula con el hilo, sujetando el espécimen con este, dejándole un extremo libre y a continuación se determina la masa del espécimen y se anota su masa como Wm, en g.

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15.8.7.1.4. Se toma el espécimen por el extremo libre del hilo y se sumerge brevemente en el vaso de la parafina licuada, cuantas veces sea necesario para que la parafina forme una capa delgada que lo cubra totalmente.

15.8.7.1.5. Se determina la masa del espécimen por el cubierto con parafina y se anota esta masa como “Wmp”, en g.

15.8.7.1.6. Se coloca sobre el soporte giratorio de la balanza en vaso de precipitado conteniendo agua limpia a una temperatura comprendida entre 288 K y 308 K (15 °C y 25 °C). Se suspende de la balanza el espécimen sumergiéndolo en el agua y centrando el vaso en tal forma que el espécimen cuelgue libremente sin tocarlo; se determina la masa sumergiendo en el agua del espécimen cubierto con parafina y se anota esta masa como “Wmp”, en g.

15.8.7.1.7. Se saca el espécimen del agua, se descuelga la balanza y se determina totalmente la parafina que lo cubre.

15.8.7.1.8. Se determina el contenido de agua w, del espécimen, de acuerdo con lo descrito en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias).

15.8.7.1.9. Se repite el procedimiento anterior para tener resultados de dos especímenes como mínimo.

15.8.7.2. Procedimiento de especímenes labrados.

15.8.7.2.1. De la muestra inalterada se corta un prisma rectangular de base sensiblemente paralelas y del tamaño adecuado para obtener especímenes de 36 mm de diámetro y 90 mm de altura, aproximadamente.

15.8.7.2.2. Se coloca y se centra en el torno, deslizando el arco apoyado sobre dos de los soportes verticales del torno, se efectúa los cortes necesarios haciendo girar el prisma alternativamente hasta formar el espécimen cilíndrico.

14.8.7.2.3. A continuación se saca el espécimen del torno y se mide con el calibrador su altura y sus diámetros superior, central e inferior, anotando respectivamente estos valores como h, ds, dc, y di, con aproximación de 0,1 mm.

14.8.7.2.4. Se determina la masa con aproximación de 0,1 g, y se anota este valor como “Wm”.

14.8.7.2.5. Se determina el contenido de agua w, del espécimen de acuerdo lo indicado en el capítulo 4 de esta norma mexicana (véase 15.3. referencias).

15.9. Calculo

15.9.1. Masa volumétrica seca suelta

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15.9.1.1. Se calcula la masa volumétrica seca y suelta, por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

s es la masa volumétrica del material seco y suelto, en kg/m³.

Wrm es la masa del recipiente conteniendo el material, en kg.

Wr es la masa del recipiente en kg.

Wm es la masa del material contenido en el recipiente en kg..

V es el volumen del recipiente o del material contenido en el mismo, en m³.

W es el contenido de agua remanente en el material, en %.

15.9.2. Peso volumétrico seco, método nuclear

15.8.2.1. Se calcula la masa volumétrica seca, método del densímetro nuclear, por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

n es la masa volumétrica saca, método del densímetro nuclear, en kg/m³.

m es la masa volumétrica húmeda, método del densímetro nuclear en kg/m³.

w es el contenido de agua, en %.

15.9.3. Masa volumétrica seca, método del cono y arena

15.9.3.1. Se calcula el volumen del sondeo de la prueba empleando la siguiente fórmula:

15.9.3.2. Se calcula la masa volumétrica del material húmedo en el lugar “ mc”, y la masa

volumétrica del material seco, empleando las formulas siguientes:

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Donde:

mc es la masa volumétrica húmeda del lugar en kg/m³.

Wm es la masa del material extraído en g.

Vm es el volumen de prueba, en cm³.

Donde:

ca es la masa volumétrica seca, método cono y arena, en kg/m³.

w es el contenido de agua, en %.

15.9.4. Masa volumétrica seca, método del balón de goma

15.9.4.1. Se calcula la masa volumétrica del material húmedo en el lugar mediante la fórmula siguiente:

Donde:

mb es la masa volumétrica del lugar, en kg/m³.

Wm es la masa del material extraído del sondeo, en g.

Vh es el volumen del sondeo, en cm³.

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15.9.4.2. Se calcula la masa volumétrica seca, empleando la siguiente formula

Donde:

bg es la masa volumétrica seca, método balón de goma, en kg/m³.

w es el contenido de agua, en%.

15.9.5. Masa volumétrica seca, método de la trompa y arena

15.8.5.1. Se calcula la masa del sondeo de prueba, mediante la siguiente fórmula:

Donde:

Vm es el volumen del sonde de prueba, en cm³.

Wsi es la masa inicial de la arena preparada, en g.

Wsf es la masa final de la arena sobrante incluyendo la del dispositivo, en g.

15.8.5.2. Se calcula y reporta la masa volumétrica del material en estado seco, en el lugar empleando la siguiente fórmula:

Donde:

ta es la masa volumétrica del material en estado seco en el lugar, en kg/m³.

mt es la masa volumétrica del material húmedo en el lugar, en kg/m³.

w es el contenido de agua del material en %.

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15.9.6. Masa volumétrica seca, método del agua

15.9.6.1. cuando el sondeo se haga en partes, se calcula el peso de todo el material húmedo extraído, sumando las masas parciales Wmp y registrando dicha masa como Wm en kg, también se calcula la humedad media, w del material extraído, aplicando la siguiente fórmula:

Donde:

W es la humedad media del material extraído del sondeo, en %

WmplxWMP1+Wmp2xWmp2….WmpnxWmpn es la suma de los productos del peso del material húmedo extraído de cada parte del sondeo, Wmp en kg por su contenido de agua correspondiente Wmp expresado en %.

Wm es la masa de todo el material húmedo extraído del sondeo en kg.

15.9.6.2. Se calcula la masa del material seco extraído empleando la siguiente formula

Donde:

ma es la masa volumétrica del material seco en el lugar en kg/m³.

Wd es la masa del material seco extraído del sondeo en kg.

Vm es el volumen del sondeo en litros o dm³.

15.9.7. Masa volumétrica seca, muestras inalteradas

15.9.7.1. Masa volumétrica seca, procedimiento de la parafina.

15.9.7.1.1. Se determina el volumen de la parafina que cubre cada uno de los especímenes, empleando la siguiente fórmula:

Donde:

Vp es la masa de la parafina que cubre el espécimen, en cm³.

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Wmp es la masa del espécimen cubierto con parafina en g.

Wm es la masa del espécimen sin parafina en g.

Pp es la masa específica de la parafina y petrolato, para fines prácticos puede tomarse como masa especifica de la mezcla de parafina y petrolato en g/cm³ (según determinación en cada caso).

15.9.7.1.2. Se calcula el volumen de cada uno de los especímenes sin parafina, aplicando la siguiente fórmula:

Donde:

Vm es el volumen del espécimen en cm³.

Vmp es el volumen del espécimen cubierto con parafina en cm³.

Vp es el volumen de la parafina que cubre el espécimen en cm³.

Wmp es la masa del espécimen cubierto con parafina, en g.

W´mp es la masa del espécimen cubierto con parafina en g.

° es la masa específica del agua, considerando 1 g/cm³.

15.9.7.1.3. Se calcula para espécimen húmedo su masa específica o volumétrica mp,

mediante la siguiente fórmula:

Donde:

mp es la masa volumétrica del espécimen húmedo.

Wm es la masa del sin para fina en g.

Vm es el volumen del espécimen en cm³.

15.9.7.1.4. Se calcula para cada espécimen su masa volumétrica en estado seco empleando la siguiente fórmula:

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Donde:

dp es la masa volumétrica del espécimen en estado seco, en kg/m³.

mp es la masa volumétrica del espécimen húmedo en kg/m³.

w es el contenido del agua del espécimen en %.

15.9.7.1.5. Se calcula el promedio de las masas volumétricas en estado húmedo de las masas volumétricas en estado seco y de los contenidos de agua, reportado estos valores como los correspondientes a la muestra.

15.9.7.2. Masa volumétrica seca, procedimiento del labrado

15.9.7.2.1. Se calcula el área de la sección del espécimen correspondiente a cada uno de sus diámetros, superior, central e interior por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

A es el área de la sección considerada en cm²

d es el diámetro de la sección considerada, en cm.

15.9.7.2.2. Se calcula el área promedio de la sección del espécimen, aplicando la siguiente fórmula:

Donde:

Ap es el área promedio de la sección del espécimen en cm².

As es el área de la sección superior del espécimen en cm².

Ac es el área de la sección central del espécimen en cm².

Al es el área de la sección inferior del espécimen en cm².

15.9.7.2.3. Se calcula el volumen del espécimen, por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

Ve es el volumen del espécimen en cm³.

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Ap es el área promedio de la sección del espécimen en cm².

h es la altura del espécimen en cm.

15.9.7.2.4. Se calcula la masa volumétrica en estado húmedo mediante la siguiente fórmula:

Donde:

ml es la masa volumétrica del espécimen húmedo en kg/m³.

Wm es la masa del espécimen húmedo en g.

Ve es el volumen de espécimen en cm³.

15.9.7.2.5. Se calcula la masa volumétrica del espécimen en estado seco, aplicando la siguiente fórmula:

Donde:

dl es la masa volumétrica del espécimen en estado seco en kg/m³.

ml es la masa volumétrica del espécimen húmedo en kg/m³.

w es el contenido de agua del espécimen en %.

15.9.8. Determinación del grado de compactación

15.9.8.1. Se obtiene la masa volumétrica seca máxima del material, de acuerdo con el procedimiento que corresponda a los indicados en los capítulos 8 y 9 de esta norma mexicana.

15.9.8.2. se obtiene la masa volumétrica seca del lugar, del material o fracción del mismo, siguiendo uno de los métodos descritos en los incisos: 15.8.2, 15.8.3, 15.8.4, 15.8.5, 15.8.6, 15.8.7, y calculados en 15.9.2, 15.9.3, 15.9.4, 15.9.5, 15.9.6 y 15.9.7, excepto que para medir el volumen del sondeo una vez extraído todo el material, las partículas mayores al tamaño con que se realiza la prueba de compactación en el laboratorio, son separadas mediante cribado y devueltas al sondeo después de iniciarse el vaciado de arena para no considerar el peso y el volumen de aquellas, ni tomarlas en cuenta para la determinación del contenido de agua, dichas

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partículas deben colocarse cuidadosamente en la excavación, interrumpiendo el vaciado de la arena, de tal manera que al depositarlas no se altere el acomodo de esta, completar el vaciado de la arena, esta las envuelva totalmente sin dejar huecos. En los casos en que haya partículas que por su tamaño deban ser devueltas al sondeo, es mas practico utilizar el método de trompa y arena descrito anteriormente ya que ello no implica remover el aparato instalado como ocurre con el procedimiento de cono y arena y balón de goma.

15.9.8.2. Se calcula el grado de compactación del material aplicando la siguiente fórmula:

Donde:

Gc es el grado de compactación del material en %

d es la masa volumétrica del material en estado seco del lugar, en kg/m³. es considerado

como n, ca, ta, a, dp, ap y dl en esta norma mexicana.

Pd máx es el obtenido según 15.8.1.

15.9.9. Masa volumétrica seca del lugar por el método del volumen directo

15.9.9.1. La ecuación para determinar la masa volumétrica seca del lugar es:

Donde:

Wh v es la masa húmeda del material extraído del lugar.

Ws v es la masa seca del material extraído.

w es el contenido de agua en %.

Donde:

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slv es la masa volumétrica seca del lugar.

Ws v es la masa seca del material extraído.

V es el volumen directo obtenido

15.10. Precisión

No ha sido desarrollado el tema en este método.

15.11. Informe

15.11.1. El informe debe incluir los datos siguientes:

15.11.1.1. Método empleado.

15.11.1.2. Identificación del aparato.

15.11.1.3. Calibración del aparto y la arena a emplear.

15.11.1.4. Datos del lugar de la prueba: localización, elevación, cadenamiento, y espesor de la capa.

15.11.1.5. Datos del sondeo: volumen y profundidad.

15.11.1.6. Masa volumétrica en estado húmedo del lugar, kg/m³.

15.11.1.7. Masa volumétrica en estado seco del lugar, kg/m³.

15.11.1.8. Humedad o contenido de agua de la prueba, en %.

15.11.1.9. Masa volumétrica seca máxima y humedad optima determinado en el laboratorio.

15.11.1.10. Grado de compactación de la capa o del lugar.

15.11.1.11. Observaciones de la prueba.

15.11.1.12. Densidad del material, en caso de que el método lo requiera.

15.11.1.13. Dimensiones y volumen de los especímenes de las muestras inalteradas.


ASTM D – 1556 – 96 standart test method for density of soil in place by sand – Cone method.

ASTM D – 2167 – 94 Standart test method for density of soil and unit weight of soil in place by the rubber ballon method

ASTM D – 2216 – 93 laboratory determination of wáter (Moisture) content of soil, rock, and soil – Aggregate mixtures.

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ASTM – D – 93 Descripcion e identificación de suelos (procedimiento visual – manual)

ASTM – D – 96 Stándard test methods for density of soil and soil – Aggregate in place by nuclear methods (Shallow Depth).

ASTM – D – 94 Standard test method for density of soil in place by the drive – Cylinder method.

ASTM – D – 92 Grades aggregate material for bases or subbases for highways or airports

ASTM – D – 93 Standard test method for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils

ASTM – D – 93 Standard test method for shrinkage factors of soils by the mercury method”

ASTM – D – 94 Standard test method for density of soil and rock in place by the sand replacement method in a test pit.

ASTM – D – 5030 – 89 Standard test method for density of soil and rock in place by the wáter replacement method in a test pit.

AASTHO T 89 – 68 Y T 90 – 70

AASTHO T 92 – 96 Determinig the Shrinkage Factors of Soils”

S.C.T. Normas para muestreo y pruebas de materiales equipos sistemas. (1986) Libro 6 Parte 6.01 Titulo 6.01.01

16. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

No se puede establecer concordancia con normas internacionales por no existir referencia al momento de la elaboración de la presente norma mexicana.

A. APENDICE INFORMATIVO

A.1. Tolerancia del equipo

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Cuando en la presente norma no se mencione tolerancias en algunos equipos o instrumentos, se debe aceptar la especificada por los fabricantes en sus catálogos comerciales

A.2. Vigencia

La presente norma mexicana entra en vigor a los 60 días naturales posteriores a la publicación de su declaratoria de vigencia por parte de la Secretaría de Economía en el Diario Oficial de la Federación.

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Muestreo-estructura-terreas y Metodos de Prueba Nmx-c-416

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