Ensayo de densidad del suelo in situ
UTPL INGENIERIA CIVIL. SUELOS Y ROCAS II GRUPO 2 PARALELO «A» DETERMINAR LA DENSIDAD DEL SUELO EN SITU POR EL METODO DEL CONO DE ARENA NORMA ASTM D 1556 – 82 SHUBER LUPERCIO TUTOR Ing. ANGEL GUILLERMO TAPIA PASE 1 OFIT Loja, 04 de Enero del DENSIDAD DEL SUELO IN SITU POR EL METODO DEL CONO DE ARENA deformarse o desplazarse.
Cuando el contenido de humedad y la densidad seca van a ser determinadas, no debe ser usado este método en algunos suelos o materiales El ensayo de densidad IN SITU por el método del CONO DE ARENA permite obtener la densidad de terreno al cual sea plicado el mismo, y así verificar los resultados obtenidos en trabajos de compactación de suelos, y compararlos con las especificaciones técnicas en cuanto a la humedad, la densidad y el grado de compactación del suelo evaluado, y asf poder determinar la calidad del suelo donde se vayan o se están ejecutando proyectos de ingeniería.
Entre los métodos utilizados para determinar la Densidad del Terreno se encuentra el Método del Densímetro Nuclear, Método del Cono de Arena, este último que es el descrito en el siguiente informe, es aplicable en suelos cuyos tamaños de partículas sean enores a 1 h» (38mm); y se basa en la relación hecha entre el peso del Suelo Húmedo (sacado de una pequeña perforación hecha sobre la superficie del terreno y generalmente del espesor de la capa compactada) con el volumen del dicho agujero. Para luego proceder a calcular el peso unitario seco. OBJETIVO.
Determinar la Densidad del Suelo Seco y el Contenido de Humedad del Suelo compactado en el campo, para luego poder determinar el Grado de Compactación que presenta el suelo en el campo por el Método de Cono de Arena. Determinar la densidad in-situ de depósitos de suelos naturales, gregados, mezclas de suelos u otro material similar. MARCO TEORICO. de suelos naturales, agregados, mezclas de suelos u otro material similar. MÉTODO DEL CONO DE ARENA. – El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado hasta una profundidad aproximada de 15cm.
Y cuyo diámetro del hoyo de extracción de suelo es aproximadamente 4 pulgadas y relativo a la abertura de la placa base del cono metálico de ensayo; este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha etirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca.
Se utiliza una arena uniforme estandarizada (arena compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas NO 10 ASTM (2,0 mm. ) y NO 35 ASTM (0,5 mm. )) y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno . Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena a densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados (arena OTAWA con Cu<2) para llenar el hueco excavado en terreno.
Este método de ensayo no es adecuado para: – Suelos orgánicos, saturados o altamente plástico terreno. • Suelos orgánicos, saturados o altamente plásticos que podrían deformarse o comprimirse durante la excavación del hoyo de ensayo. – Suelos que contengan materiales granulares dispersos que no antengan los lados estables en el orificio de ensayo. – Tampoco para suelos que contengan una cantidad considerable de material grueso mayor de 1 h pulg. (38 mm) o cuando los volúmenes de los orificios de ensayo son mayores a 0. pie3 (2830 cm3) se aplica el Método de Ensayo ASTM 04914 0 ASTM D5030. Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construccion, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base a una prueba de laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene n control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio.
El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión: El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un proceso de compactación depende de la energía utilizada durante la compactación, denominada energía de compactación, también depende del contenido de umedad durante la realización de la misma (compacta también depende del contenido de humedad durante la realización de la misma (compactación de la capa de suelo).
El ensayo de densidad seca permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en el proceso de compactación de suelos, en las que existen especificaciones y una correlación en cuanto a la humedad y la densidad del suelo. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: Cono de arena Balón de caucho o balón de Hule Densímetro nuclear Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, on aplicables en suelos cuyos tamaños de partículas sean menor es a 38mm.
Y utilizan los mismos principios. MATERIALES Aparato del cono de arena: El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3. 7851ts. ) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12. 7mm (1/2) de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro.
Placa de base para su uso, esto puede hacer más difícil la nivelación pero permite en el ensayo abrir agujeros de diámetro ayores y puede reducir la perdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo Arena Ottawa: La cual deberá ser limpia, lavada, seca, el procedimiento de este método de ensayo Arena Ottawa: La cual deberá ser limpia, lavada, seca, uniforme, no cementada, durable, lavada.
Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un material que pasa por la malla NO 10 ASTM (2,00 mrn. y queda retenida en la malla NO 20 ASTM (0,85 mm. ). Antes de usar una arena deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición de seca al aire, en la zona en que va a ser usada. En nuestro ensayo hemos utilizado una arena proveniente de La Victoria con dichas características.
Placa metálica hueca o placa base: Es una placa con un orificio central de igual diámetro de 6″ de diámetro al del embudo de aparato del cono de arena y puede reducir la pérdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, asi como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo Balanza: De capacidad superior a 10 kg, con precisión de 1 gr. Capsulas: Para recoger parte de la muestra del suelo y colocarlas al horno, y así determinar su contenido de humedad.
Cincel: Para la perforación en el suelo estudiado (punta y/o plano). Tamiz (3/4)» Cucharas: Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra. Brocha: Para la limpieza de granos en equipos y hoyo). Martillo: Conjuntamente c udar a perforar el suelo ayudar a perforar el suelo estudiado. Horno o estufa: Con capacidad de calentarse a 1100C. Deposito: PROCEDIMIENTO: 1. Se selecciona el lugar para efectuar el ensayo, en nuestro caso al costado del laboratorio de pavimentos de una capa de suelo simulada como sub-rasante. 2.
Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de campo, para de esta forma obtener el peso volumétrico de la arena calibrada y el peso de arena calibrada que queda en el cono después de ejecutar el ensayo; datos que nos sirven en la determinación de la Densidad de Campo. 3. Seguidamente se nivela el suelo compactado en el campo y se retira el material suelto. . A continuación se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación (cavado con cincel), teniendo como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 15 cm.
Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica o en un depósito y se pesa. 5. Para determinar el volumen del agujero, utilizamos el equipo de densidad de campo de la siguiente forma: Se determina el peso inicial del frasco con la arena calibrada. Luego se invierte y se coloca sobre la placa, la cual está colocada en la parte superior del agujero; se abre la llave del cono, permitiendo el paso de la arena. Cuando el agujero y el cono están llenos de arena, se cierra la llave y se procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en él. or la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obt por la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el agujero y el cono. A este valor le restamos el peso de la arena que cabe en el cono, obteniendo de esta forma el peso de la arena contenida en el agujero. El peso de la arena dividida por su densidad, obtenida en el aboratorio mediante la calibración, nos da el volumen del agujero. 6. Finalmente se debe determinar en el laboratorio, la densidad seca máxima y el contenido de humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el Grado de Compactación. CALCULOS: Calibración de la arena. – Método A. 5. 2. 1 Calcular la densidad de masa de la arena como sigue: donde: p 1 Densidad de la masa de arena, gr/cm3 0 (multiplicar por 62. 43 para lb/pie3). Ml= Masa de arena para llenar el recipiente de volumen conocido, 5. 49, gr. VI Volumen del recipiente de volumen conocido 5. 4. 2, cm3. . 3 Calibración de la arena. – Método B. 5. 3. Calcular el volumen del aparato de densidad como sigue: V2 = Volumen del aparato de densidad, ml. G – Masa del agua requerida para llenar el aparato, 5. 5. 9. T — Factor de Corrección por temperatura del agua mostrado en la columna 3 de la Tabla 2. 5. 3. 2 Calcular la densidad arena como sigue: para lb/pie3). M2 = Masa de arena requerida para llenar el aparato 5. 5. 16, gr. V2 = Volumen del aparato, 5. 5. 10. 5. 4 Ensayo de Campo 5. 4. 1 Calcular el volumen del hueco del ensayo como sigue: V (M3 – M4) / pl V = Volumen del hueco del ensayo, cm3. M3 = Masa de arena para llenar el hueco del ensayo, embudo y el plato base, 6. . 17, gr. M4 = Masa de arena para llenar el embudo y el plato base, 5. 25, pl = Densidad de masa de arena, 7. 2. 1 ó 7. 3. 2, gr/cm3. 5. 4. 2 Calcular la masa seca del material removido del hueco del ensayo como sigue: M6 = 100 MS/(W + 100) W = Porcentaje de humedad del material del hueco de ensayo, 6. 1. 10. MS — Masa húmeda del material del hueco de ensayo, 6. 1. 8. M6 = Masa seca del material del hueco de ensayo, gr, (multiplicar por 0. 002205 para lb). 7. 5. 4. 3 Calcular la densidad húmeda y seca del material ensayado omo sigue: V = Volumen del hueco de prueba, 7. . 1, cm3. MS — Masa húmeda del m co del ensayo, 6. 1. 8, gr. M6 = Masa seca del maten del ensavo, 7. 4. 2, gr. DESCRIPCION DATO En el laboratorio peso del frasco (gr) 1925,71 2 peso del frasco +agua (gr) 5857,00 3 peso del agua (2 1) (gr) 3931,29 4 temperatura del agua CC) 20,50 5 densidad del agua a 20,50C (gr/cm3) 6 volumen del frasco o agua (2/4) (cm3) 3938,44 7 peso del frasco + arena (gr) 7833,00 8 peso de la arena (7-1) (gr) 5907,29 9 densidad de la arena(8/6) (gr/cm3) 1,50 En el campo peso de suelo húmedo* depósito (gr) 2179,15 peso del depósito (gr)
