ensayosw de suelos para pavimentos

INTRODUCCION Este estudio se realiza con el fin de obtener, mediante los ensayos de laboratorio, las

propiedades fsicas y mecnicas del terreno natural y la estructura de la sub-rasante sobre

la cual se apoyar el pavimento para que finalmente en la etapa de gabinete, se analicen los

resultados obtenidos, se elabore el perfil estratigrfico, y se obtengan las caractersticas

estructurales; elementos que son esenciales para el diseo del pavimento, as como los tipos

de suelos, y las zonas a mejorar.

Las actividades previstas, ejecutadas a lo largo del trayecto de la carretera, han consistido

bsicamente en las investigaciones de campo, laboratorio y gabinete; necesarios para la

definicin de los siguientes aspectos del proyecto:

La zonificacin de los tipos de suelos de la sub rasante determinando la presencia o

no de suelos orgnicos, blandos, expansivos y otros; establecindose de acuerdo a los

resultados, la necesidad de efectuar en zonas localizadas los mejoramientos

respectivos. As mismo, se han realizado los ensayos de CBR por cada tipo de suelo

para la determinacin de la capacidad portante de diseo.

Estudio de canteras, reas de prstamo y fuentes de agua existentes en el rea del

estudio para la evaluacin de las caractersticas fsico-mecnicas y del costo de

explotacin de los materiales para los diferentes usos del proyecto.

El pavimento se disea sobre la base del trfico, capacidad de soporte de la va y

mediante la aplicacin de los mtodos de clculo establecidos para el diseo de

carreteras, de acuerdo a las caractersticas encontradas en los suelos, tomando las

condiciones de servicio de la estructura del pavimento existente para obtener el

diseo con la solucin ms ptima.

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ENSAYOS DE SUELOS PARA PAVIMENTOS

ING. Eduardo Injante Lima PGINA 2

EL SUELO

Qu es?

Es una capa delgada que se ha formado muy lentamente, a travs de los siglos, con

la desintegracin de las rocas superficiales por la accin del agua, los cambios de

temperatura y el viento. Las plantas y animales que crecen y mueren dentro y sobre

el suelo son descompuestos por los microorganismos, transformados en materia

orgnica y mezclados con el suelo.

Cmo se forma?

La formacin del suelo es un proceso muy lento: se precisan cientos de aos para que

el suelo alcance el espesor mnimo necesario para la mayora de los cultivos.

Al principio, los cambios de temperatura y el agua comienzan a romper las

rocas: el calor del sol las agrieta, el agua se filtra entre las grietas y con el

fro de la noche se congela. Sabemos que el hielo ocupa ms lugar que el agua,

y esto hace que las rocas reciban ms presin y se quiebren. Poco a poco se

pulverizan y son arrastradas por las lluvias y el viento. Cuando la superficie

es en pendiente, este sedimento se deposita en las zonas bajas.

Luego aparecen las pequeas plantas y musgos que crecen metiendo sus races

entre las grietas. Cuando mueren y se pudren incorporan al suelo materia

orgnica que es algo cida y ayuda a corroer las piedras.




Representacin grfica de la formacin de los suelos

1. CARACTERSTICAS DE LOS SUELOS:

a) Composicin qumica y mineralgica:

El Suelo se compone qumicamente de Componentes Inorgnicos y Orgnicos.

Los componentes INORGNICOS: son de naturaleza mineral, siendo el ms

importante el SILICIO, que en sus distintas combinaciones con otros elementos

forma la arcilla, el limo y las arenas. Los componentes inorgnicos son el resultado

del menor o mayor desgaste de

las rocas como consecuencia de

la accin de los agentes de la

erosin. Los fragmentos

desprendidos de las rocas son

transportados por el viento y el

agua y se acumulan rellenando las

zonas ms bajas del terreno,

tomando la disposicin en

estratos de acuerdo a su peso y




tamao. Y las partculas ms grandes y pesadas (grava, arenas) quedan bajo montos

de otros materiales de partculas ms pequeas y livianas (limo, arcillas).

Los Componentes ORGNICOS: son los restos de vegetales y animales muertos que

por el proceso que realizan los Descomponedores como Hongos y Bacterias forman

el HUMUS o tierra negra.

Adems, los Componentes del suelo se pueden dividir en slidos, lquidos y

gaseosos.

SLIDOS: Entre estos componentes slidos del suelo se destacan:

Los Silicatos, tanto residuales o no completamente meteorizados (micas,

feldespatos y cuarzo).

Los minerales de arcilla (caolinita, illita, etc.).

xidos e Hidrxidos de Hierro (hematites, limonita, goetita) y de Aluminio

(gibsita, bohemita), liberados por el mismo procedimiento que las

arcillas.

Carbonatos, (calcita, dolomita), sulfatos (yeso) y cloruros y nitratos.

LQUIDOS: Formada por una disolucin acuosa de las SALES y los IONES ms

comunes como Sodio, Potasio, Calcio, Cloro, etc.

GASES: La fraccin de gases est constituida fundamentalmente por los

gases atmosfricos y tiene gran variabilidad en su composicin, por el consumo

de O2 y la produccin de CO2. El primero siempre menos abundante que en el

aire libre y el segundo ms, como consecuencia del metabolismo respiratorio de

los seres vivos del suelo, incluidas las races.

Tambin existen minerales secundarios que contienen las rocas, que son aquellos

que resultan de la descomposicin de los minerales esenciales por accin del agua.

Como resultado de la meteorizacin y el proceso de la deposicin, estos minerales que

poseen las rocas llegan a formar parte del suelo. Los minerales ms comunes que

pueden encontrarse en el suelo son: o Feldespatos

o Cuarzo

o Minerales ferromagnesianos




o Mica

o xidos de hierro

o Minerales secundarios

b) Tamaos de sus partculas:

La textura de un suelo es la proporcin

de los tamaos de los grupos de

partculas que lo constituyen y est

relacionada con el tamao de las

partculas de los minerales que lo

forman y se refiere a la proporcin

relativa de los tamaos de varios

grupos de partculas de un suelo.

Esta propiedad ayuda a determinar

la facilidad de abastecimiento de los

nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de las plantas.

Para el estudio de la textura del suelo, ste se considera formado por tres fases:

slida, lquida y gaseosa. La fase slida constituye cerca del 50 % del volumen de la

mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partculas

inorgnicas y orgnicas. La distribucin proporcional de los diferentes tamaos de

partculas minerales determina la textura de un determinado suelo. La textura

del suelo se considera una propiedad bsica porque los tamaos de las partculas

minerales y la proporcin relativa de los grupos por tamaos varan

considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fcilmente en un determinado

suelo.

El procedimiento analtico mediante el que se separan las partculas de una muestra

de suelo se le llama anlisis mecnico o granulomtrico y consiste en determinar

la distribucin de los tamaos de las partculas. Este anlisis proporciona datos

de la clasificacin, morfologa y gnesis del suelo, as como, de las propiedades

fsicas del suelo como la permeabilidad, retencin del agua, plasticidad, aireacin,

capacidad de cambio de bases, etc. Todos los suelos constan de una

mezcla de partculas o agrupaciones de partculas de tamaos similares por lo que

se usa su clasificacin con base en los lmites de dimetro en milmetros.

Triangulo para clasificacin




Nombre de la partcula lmite del dimetro en milmetros TAMAO Arena 0.05 a 2.0 Muy gruesa 1.0 a 2.0 Gruesa 0.5 a 1.0 Mediana 0.25 a 0.5 Fina 0.10 a 0.25 Muy fina 0.05 a 0.10 Limo 0.002 a 0.05 Arcilla menor de 0.002

Clasificacin de las partculas del suelo segn el United States

c) Forma de sus partculas:

Los gelogos suelen emplear trminos tales como: en forma de disco, de hojas, de




varas, de esferas, etc., para describir la relacin predominante de dimensiones en

las partculas.

En ingeniera de suelos, se clasifican los granos segn las siguientes formas:

Redondeadas

De cantos vivos

De cantos redondeados

Laminares o en escamas

Alargadas o en bastones

La forma de las partculas influye en el comportamiento y la capacidad portante de

un suelo. En todos los granos se pueden determinar los siguientes parmetros:

a) La esfericidad

b) La angulosidad

c) La planeidad

2. CLASIFICACION DE LOS SUELOS:

Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos basados

en su comportamiento ingenieril. Actualmente, dos sistemas de clasificacin que

usan la distribucin por tamao de grano y plasticidad de los suelos son usados

comnmente por los Ingenieros de suelos, estos son: El sistema AASHO y el SUCS.

Adems tambin se puede considerar para su descripcin el:

Color:

Es un factor importante en la identificacin de un suelo, pero como varia en el

contenido de la humedad, ser necesario determinar el color del suelo en un

determinado estado hmedo. El correspondiente estado de humedad deber ser

consignado cuando se anota el color.

El color puede determinar el contenido orgnico, la composicin qumica y

naturaleza erosiva del suelo.




Clave de colores de algunos tipos de suelos

Textura de algunos tipos de suelos

Olor:

Como los suelos orgnicos estn conformados por el desarrollo y la muerte

subsecuente de las plantas, una de sus caractersticas especficas es el olor.




2.1 SISTEMA DE CLASIFICACIN AASHO:

AASHO = American Association of State Highway Officials.

Fue desarrollado en 1929, y es de uso especial para la construccin de vas, en

especial para manejo de subrasantes y terraplenes.

Se distingue entre 7 grupos bsicos mayores del A-1 al A-7: El mejor suelo para subrasantes de carreteras (sub base) viene clasificado

como A 1, siendo el A 7 el de peor clasificacin. Los siete grupos bsicos

sern divididos en subgrupos con un ndice de grupo, con el fin de aproximar

dentro de las valoraciones del grupo. Los ndices de grupo van de 0 para la mejor

subrasante, a 20 para las psimas.

1. Suelos A - 1:

Son mezclas bien graduadas de gruesos a finos con aglutinantes no

plsticos o de plasticidad dbil.

Estos tienen una gran estabilidad a la carga de las ruedas sin afectarlos las

condiciones de humedad. Se componen satisfactoriamente como bases con

superficies bituminosas de desgaste delgadas.

Los suelos clasificados en este grupo son materiales adecuados o que pueden

hacerse adecuados para capas granulares de base.

2. Suelos A - 2:

Estn constituidos por material grueso y fino mezclados con aglutinantes,

pero son inferiores a los suelos A -1 debido a su mala graduacin, a un

aglutinante inferior o a ambas cosas. En la superficie de la carretera pueden

presentar una gran estabilidad cuando estn secos, o segn la cantidad y

caractersticas del aglutinante, pueden reblandecerse cuando se humedecen,

o volverse sueltos o polvorientos durante los periodos de sequa. Si se usan

como capas de base, los tipos plsticos pueden perder estabilidad, debido a

la saturacin por capilaridad o deficiencias de drenaje.




Los suelos A 2 4 y A 2 5 incluyen aquellos materiales granulares que

tienen un suelo aglutinante con caractersticas de los suelos de los grupos A

- 4 y A 5.

Los suelos A 2 6 y A 2 7 incluyen aquellos materiales granularse que

tienen un suelo aglutinante con caractersticas de los suelos de los grupos A

6 y A 7.

3. Suelos A - 3:

Estn compuestos por arenas deficientes en aglutinantes. Son tpicas en este

grupo la arena fina de desierto y la arena transportada por el viento (costa

peruana), as como las mezclas en depsitos fluviales de arena fina de mala

graduacin con pequeas cantidades de arena gruesa y grava. Tienen una

estabilidad deficiente a la carga de las ruedas, excepto cuando estn

hmedos. Las condiciones de humedad solo los afecta ligeramente; no tienen

cambios de volumen y constituyen una subrasante adecuada para pavimentos

de todo tipo cuando estn confinados. Pueden ser compactados por vibracin.

4. Suelos A - 4:

Estn compuestos predominantemente por limo con solo moderadas

cantidades de material grueso y pequeas cantidades de arcilla

pegajosa coloidal. Se encuentran frecuentemente y proporcionan una

superficie firme para circulacin cuando estn secos, teniendo un escaso

abultamiento despus de ser cargados. Cuando absorben agua se dilatan

perjudicialmente o pierden estabilidad. Varan ampliamente en

composicin textural, desde limos arenosos, barros limosos y arcillosos.

Son difciles de compactar ya que el intervalo de humedad para una

compactacin satisfactoria es muy pequeo.

Los tipos ms plsticos se dilatan con los aumentos del contenido de

humedad, especialmente cuando se han compactado a un contenido




de humedad inferior al contenido ptimo. Las superficies bituminosas

requieren bases sustanciales cuando se colocan sobre subrasante de suelos

de este grupo.

5. Suelos A - 5:

Son similares a los A 4, con excepcin que incluyen suelos de graduacin

muy a mala. Estos suelos se presentan raramente. Son susceptibles al

abultamiento cuando se retira la carga, aunque estn secos.

Las propiedades elsticas dificultan la conveniente compactacin de bases

de tipo flexible colocadas durante la construccin y no son aceptables

como subrasantes para capas delgadas de base flexible estabilizada, ni para

superficies bituminosas. Estn sujetos a la accin de la congelacin. Se

ha observado que los pavimentos colocados sobre subrasantes de este

tipo de suelo se agrietan excesivamente.

6. Suelos A - 6:

Componente predominante de arcilla con contenidos moderados de

materiales gruesos. En los estados de plasticidad blanda o rgida solo

absorben agua adicional cuando se les manipula. Tienen buena capacidad

soportante cuando estn compactados a la densidad mxima, pero pierden

capacidad soportante cuando absorben humedad.

Los ndices de plasticidad altos, por encima de I8, de esos suelos

indican una naturaleza cohesiva del material aglutinante (arcilla y coloides),

solamente sern adecuados para rellenos y subrasantes, cuando se colocan

y mantienen con un bajo contenido de humedad.

Mientras que el flujo del agua por gravitacin es muy pequeo, la presin

capilar ocasiona que el agua se mueva de las porciones ms hmedas a

las ms secas es muy grande, y se pueden desarrollar por este motivo

grandes fuerzas expansivas.

No son adecuados para sub-base bajo capas delgadas flexibles o capas

superficiales bituminosas a causa de los grandes cambios de volumen que

motivan las variaciones de humedad, y la prdida de poder soportante

despus de la admisin de humedad.




7. Suelos A - 7:

Estn compuestos predominantemente de arcilla como los suelos A 6, pero

debido a las partculas de limo de tamao uniforme a la materia orgnica,

escamas de mica o carbonato de cal, son elsticos.

A un determinado contenido de humedad se deforman y abultan

apreciablemente cuando se retira la carga. Tambin presentan las

caractersticas dadas para los suelos A 6 en el prrafo anterior. Son

difciles de compactar convenientemente lo que hace que sean inadecuadas

para pavimentos flexibles.

Los suelos A 7 5 comprenden los suelos A 7con ndices de plasticidad

moderados, en relacin al lmite lquido y pueden ser altamente elsticos,

as como estar sujetos a considerables cambios de volumen.

Los suelos A 7 6 comprenden suelos con ndices de plasticidad muy

altos con relacin al lmite lquido y estn sujetos a cambios de volumen

extremadamente altos.

Turba y escombros:

Los suelos compuestos de turba y escombros muy blandos, contienen

grandes cantidades de materia orgnica y humedad y no pueden ser usados en

ningn tipo de construccin.

Evaluacin del ndice de grupo:

Para la evaluacin de la calidad de un suelo como material para subrasante de

carreteras, se incorpora tambin un nmero llamado ndice de Grupo (IG)

Nota: Si el resultado es negativo, se toma 0. Y si tiene decimales, se redondea

al ms cercano.

La calificacin de las sub rasantes en trminos del ndice de grupo es la siguiente:

ExcelenteA 1 (0)

Buenandice de grupo de 0 a 1.




Regular de 2 a 4.

Mala de 5 a 9.

Muy mala de 10 a 20.

ndice de grupo, mismo que se calcula con la siguiente frmula emprica.

IG = (F-35)(0.2+0.005(LL- 40))+0.01(F 15)(IP-10)

Donde:

IG = ndice de grupo

F =Porcentaje del suelo que pasa por el tamiz N 200, expresado como nmero

entero.

LL = Lmite lquido.

IP = ndice de plasticidad




2.2 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (EE.UU.) SUCS:

Est basado en la identificacin de suelos segn sus cualidades estructurales, la

elasticidad y la agrupacin con relacin a su comportamiento como materiales de

construccin.

Para la clasificacin se toma en cuenta lo siguiente:

1. Porcentaje de la fraccin que pasa por el tamiz N 200.




2. Forma de la curva de distribucin granulomtrica.

3. Caracterstica de plasticidad y comprensibilidad.

Los suelos se separan en tres divisiones:

1. Suelos de grano grueso.

2. Suelos de grano fino.

3. Suelos altamente orgnicos.

Los suelos de grano grueso se dividen en:

A. Gravas (G): Las gravas contienen un porcentaje mayor de la fraccin gruesa

retenida en el tamiz N 4 (4,76mm).

B. Arenas (S): son aquellos suelos cuya pocin pasa el tamiz N 4.

Tanto las gravas(G) como las arenas (S), se dividen en cuatro grupos secundarios:

GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, SC respectivamente, segn la cantidad y el tipo

de los finos y la forma de la curva granulomtrica.

Los suelos de grano fino se subdividen en limos (M) y arcillas (C), segn su lmite

lquido y su ndice de plasticidad. Los limos son suelos de grano fino con un lmite

lquido y un ndice de plasticidad que resulten puntos por debajo de la lnea A.

Y arcillas aquellos que dan puntos por encima de la lnea A (esta definicin no

es vlida para las arcillas orgnicas, puesto que el lmite lquido y el ndice de

plasticidad de estos suelos dan puntos por debajo de la lnea A).

El limo (M) y la arcilla (C) se dividen a su vez en dos grupos secundarios basados en

el hecho de que el suelo tiene un lmite lquido relativamente bajo (L = low) o alto (H

= high).

Los suelos altamente orgnicos son usualmente muy comprensibles y tienen

caractersticas inadecuadas para la construccin. Se clasifican dentro del grupo

designado por el smbolo: Pt: Turba (Peat). El humus y suelos de pantano son ejemplos

tpicos de este tipo de suelos.

Simbologa:




G = grava (Ingl. Gravel).

S = arena (Sand).

M = limo (Mjal, Mo), depende del Lmite lquido y el ndice de plasticidad.

C = arcilla (Clay). Depende del Lmite lquido y el ndice de plasticidad.

O = suelo orgnico (organic).

Pt = turba (Peat).

W = bien graduado (Well graded), Depende del Cu y Cc.

P = mal graduado (Poor graded), depende del Cu y Cc.

L = plasticidad baja (Low).

H = plasticidad alta (High).

I. Suelos de grano grueso (ms del 50% ser retenido por la malla N 200):

1. Material que pasa por la malla N 200 (0,074 mm):

< 5% gravas o arenas limpias, bien o mal graduadas: GW, GP o SW, SP.

> 12% gravas o arenas con finos: GM, GC o SM, SC.

Entre 5 y 12% smbolos mixtos: por ejemplo GW + GC.

2. Determinacin de la graduacin para suelos de grano grueso con pocos finos:

Coeficiente de uniformidad:

Cu = D60 / D10 debe ser mayor que 4 para GW y SW.

Coeficiente de graduacin:

Cc = D30 / D10 .D60 debe ser entre 1 y 3 para GW y SW.

Nota: GP y SP no cumplen estos requisitos

3. Suelos de grano grueso con fino (GM, GC o SM, SC) se toma en cuenta

los siguientes lmites:

Para GM y SM (suelos limosos): los lmites deben encontrarse bajo la lnea A

o el ndice de plasticidad IP debe ser menor de 4.

Nota: Sobre la lnea A con 4 < IP < 7 entonces doble smbolo.




Para GC y SC (mezclas bien graduadas con arcilla): los lmites deben

encontrarse sobre la lnea A o el ndice de plasticidad debe ser mayor de 7.

Nota: En la zona con 4 IP 7, doble smbolo (CL=ML)

II. Suelos de grano fino:

Solo se aplica la carta de plasticidad:

A) Grupos CL y CH:

a) El grupo CL comprende a la zona sobre la lnea A LL 50% y IP 7%.

b) El grupo CH corresponde a la zona arriba de la lnea A LL 50%.

B) Grupos ML y MH:

a) El grupo ML comprende la zona bajo la lnea A con LL 50% y una

porcin sobre la lnea A con IP 4%.

b) El grupo MH corresponde a la zona debajo de la lnea A con LL 50%.




Los suelos finos que caen sobra la lnea A, con 4% IP 7% se consideran

como casos de frontera, asignndoles el smbolo doble CL ML.

C) Grupos OL y OH (suelos orgnicos):

Las zonas correspondientes son las mismas que las de los grupos ML y

MH. Una pequea adicin de materia orgnica coloidal hace que el lmite

lquido de una arcilla crezca, sin apreciable cambio de su ndice plstico.




3. ENSAYOS DE LOS SUELOS A REALIZAR:

a) Contenido de humedad:

Este Modo Operativo est basado en la Norma ASTM D 2216.

1. Objetivo

El presente modo operativo establece el mtodo de ensayo para

determinar el contenido de humedad de un suelo.

2. Definiciones

La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relacin, expresada

como porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de

las partculas slidas.

3. Principio del mtodo

Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo hmedo hasta

un peso constante en un horno controlado a 110 5 C*. El peso del suelo

que permanece del secado en horno es usado como el peso de las

partculas slidas. La prdida de peso debido al secado es considerado

como el peso del agua.

4. Aparatos

4.1 Horno de secado.-

Horno de secado termostticamente controlado, de

preferencia uno del tipo tiro forzado, capaz de

mantener una temperatura de 110 5 C.

4.2 Balanzas.-

De capacidad conveniente y con las siguientes

aproximaciones: de 0.01 g para muestras de menos de

200 g de 0. 1 g para muestras de ms de 200 g

4.3 Recipientes.-




Recipientes apropiados fabricados de

material resistente a la corrosin, y al

cambio de peso cuando es sometido a

enfriamiento o calentamiento continuo,

exposicin a materiales de pH variable, y a

limpieza.

4.4 Desecador (opcional).-

Un desecador de tamao apropiado que contenga slica gel o fosfato de calcio

anhidro. Es preferible usar un desecante cuyos cambios de color indiquen la

necesidad de su restitucin.

4.5 Utensilios para manipulacin de recipientes.-

Se requiere el uso de guantes, tenazas o un sujetador

apropiado para mover y manipular los recipientes calientes

despus de que se hayan secado.

4.6 Otros utensilios.-

Se requiere el empleo de cuchillos, esptulas. cucharas, lona

para cuarteo, divisores de muestras, etc.

5. Muestras

5.1. Las muestras sern preservadas y transportadas de acuerdo a la

Norma ASTM D-4220, Grupos de suelos B, C D. Las muestras que se

almacenen antes de ser ensayadas se mantendrn en contenedores

hermticos no corrobles a una temperatura entre aproximadamente 3

C y 30 C y en un rea que prevenga el contacto directo con la luz solar.

Las muestras alteradas se almacenarn en recipientes de tal manera que

se prevenga o minimice la condensacin de humedad en el interior del

contenedor.

5.2. La determinacin del contenido de humedad se realizar tan pronto

como sea posible despus del muestreo, especialmente si se utilizan

Los recipientes y sus tapas deben ser hermticos a fin de evitar prdida de humedad de

las muestras antes de la pesada inicial y para prevenir la absorcin de humedad de la

atmsfera despus del secado y antes de la pesada final. Se usa un recipiente para cada

determinacin.




contenedores corrobles (tales como tubos de acero de pared delgada,

latas de pintura, etc.) o bolsas plsticas.

6. Espcimen de ensayo

6.1 Para los contenidos de humedad que se determinen en conjuncin con

algn otro mtodo ASTM, se emplear la cantidad mnima de espcimen

especificada en dicho mtodo si alguna fuera proporcionada.

6.2 La cantidad mnima de espcimen de material hmedo seleccionado

como representativo de la muestra total, si no se toma la muestra total,

ser de acuerdo a lo siguiente:

Mximo tamao de

partcula (pasa el

100%)

Tamao de malla

estndar

Masa mnima

recomendada de

espcimen de

ensayo hmedo

para contenidos de

humedad

reportados a

0.1%

Masa mnima

recomendada de

espcimen de

ensayo hmedo

para contenidos de

humedad

reportados a 1%

2 mm. o menos ITINTEC 2.00 mm.

(N 10)

20 g 20 g*

4.75 mm. ITINTEC 4.75 mm.

(N 4)

100 g 20 g*


(3/8)

500 g 50 g


()

2.5 kg 250 g


()

10 kg 1 kg


(3)

50 kg 5 kg

Nota.- * Se usar no menos de 20 g para que sea representativa




6.3 El uso de un espcimen de ensayo menor que el mnimo indicado en 6.2 requiere

discrecin, aunque pudiera ser adecuado para los propsitos del ensayo. En el reporte

de resultados deber anotarse algn espcimen usado que no haya cumplido con estos

requisitos.

6.4 Cuando se trabaje con una muestra pequea (menos de 200 g) que contenga

partculas de grava relativamente grandes, no es apropiado incluirlas en la muestra

de ensayo. Sin embargo en el reporte de resultados se mencionar y anotar el

material descartado.

6.5 Para aquellas muestras que consistan ntegramente de roca intacta, el espcimen

mnimo tendr un peso de 500 g. Porciones de muestra representativas pueden

partirse en partculas ms pequeas, dependiendo del tamao de la muestra, del

contenedor y la balanza utilizada y para facilitar el secado a peso constante.

7. Seleccin del espcimen de ensayo

7.1 Cuando el espcimen de ensayo es una porcin de una mayor cantidad

de material, el espcimen seleccionado ser representativo de la

condicin de humedad de la cantidad total de material. La forma en que

se seleccione el espcimen de ensayo depende del propsito y aplicacin

del ensayo, del tipo de material que se ensaya, la condicin de humedad,

y el tipo de muestra (de otro ensayo, en bolsa, en bloque, y las dems).

7.2 Para muestras alteradas tales como las desbastadas, en bolsa, y

otras, el espcimen de ensayo se obtiene por uno de los siguientes

mtodos (listados en orden de preferencia):

7.2.1 Si el material puede ser manipulado sin prdida significativa de

humedad, el material debe mezclarse y luego reducirse al tamao

requerido por cuarteo o por divisin.

7.2.2 Si el material no puede ser mezclado y/o dividido, deber formarse

una pila de material, mezclndolo tanto como sea posible. Tomar por lo

menos cinco porciones de material en ubicaciones aleatorias usando un

tubo de muestreo, lampa, cuchara, frotacho, alguna herramienta similar

apropiada para el tamao de partcula mxima presente en el material.

Todas las porciones ser combinarn para formar el espcimen de ensayo.

7.2.3 Si no es posible apilar el material, se tomarn tantas porciones

como sea posible en ubicaciones aleatorias que representarn mejor la

condicin de humedad. Todas las porciones se combinarn para formar el

espcimen de ensayo.

7.3 En muestras intactas tales como bloques, tubos, muestreadores

divididos y otros, el espcimen de ensayo se obtendr por uno de los




siguientes mtodos dependiendo del propsito y potencial uso de la

muestra.

7.3.1 Se desbastar cuidadosamente por lo menos 3 mm de material de

la superficie exterior de la muestra para ver si el material est

estratificado y para remover el material que est ms seco o ms hmedo

que la porcin principal de la muestra. Luego se desbastar por lo menos

5 mm, o un espesor igual al tamao mximo de partcula presente, de toda

la superficie expuesta o del intervalo que est siendo ensayado.

7.3.2 Se cortar la muestra por la mitad. Si el material est

estratificado se proceder de acuerdo a lo indicado en 7.3.3. Luego se

desbastar cuidadosamente por lo menos 5 mm, o un espesor igual del

tamao mximo de partcula presente, de la superficie expuesta de una

mitad o el intervalo ensayado. Deber evitarse el material de los bordes

que pueda encontrarse ms hmedo o ms seco que la porcin principal

de la muestra.

7.3.3 Si el material est estratificado (o se encuentra ms de un tipo de

material), se seleccionar un espcimen promedio, o especmenes

individuales, o ambos. Los especmenes deben ser identificados

apropiadamente en formatos, en cuanto a su ubicacin, o lo que ellos

representen.

8. Procedimiento

8.1 Determinar y registrar la masa de un contenedor limpio y seco (y su

tapa si es usada).

8.2 Seleccionar especmenes de ensayo representativos de acuerdo a la

Seccin 6.

8.3 Colocar el espcimen de ensayo hmedo en el contenedor y, si se usa,

colocar la tapa asegurada en su posicin. Determinar el peso del

contenedor y material hmedo usando una balanza (vase 4.2)

seleccionada de acuerdo al peso del espcimen. Registrar este valor.

Para prevenir la mezcla de especmenes y la obtencin de resultados incorrectos, todos los

contenedores, y tapas si se usan, deberan ser enumerados y deberan registrarse los

nmeros de los contenedores en los formatos de laboratorio. Los nmeros de las tapas

deberan ser consistentes con los de los contenedores para evitar confusiones.




8.4 Remover la tapa (si se us) y colocar el contenedor con material

hmedo en el horno. Secar el material hasta alcanzar una masa constante.

Mantener el secado en el horno a 110 5 C a menos que se especifique

otra temperatura. El tiempo requerido para obtener peso constante

variar dependiendo del tipo de material, tamao de espcimen, tipo de

horno y capacidad, y otros factores. La influencia de estos factores

generalmente puede ser establecida por un buen juicio, y experiencia con

los materiales que sean ensayados y los aparatos que sean empleados.

8.5 Luego que el material se haya secado a peso constante, se remover

el contenedor del horno (y se le colocar la tapa si se us). Se permitir

el enfriamiento del material y del contenedor a temperatura ambiente o

hasta que el contenedor pueda ser manipulado cmodamente con las

manos y la operacin del balance no se afecte por corrientes de

conveccin y/o est siendo calentado. Determinar el peso del contenedor

y el material secado al homo usando la misma balanza usada en 8.3.

Registrar este valor. Las tapas de los contenedores se usarn si se

presume que el espcimen est absorbiendo humedad del aire antes de la

determinacin de su peso seco.

9. Clculos:

Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente

frmula:

Dnde:

W = es el contenido de humedad, (%)

Mcws= es el peso del contenedor ms el suelo hmedo, en gramos

Mcs = es el peso del contenedor ms el suelo secado en homo, en

gramos:

Mc = es el peso del contenedor, en gramos

Mw = es el peso del agua, en gramos

Ms = es el peso de las partculas slidas, en gramos

10. Reporte:

W = x 100

W = X 100 = X 100




El reporte deber incluir lo siguiente:

La identificacin de la muestra (material) ensayada, tal como el nmero

de la perforacin, nmero de muestra, nmero de ensayo, nmero de

contenedor, etc.

El contenido de agua del espcimen con aproximacin al 1% al 0.1%,

como sea apropiado dependiendo de la mnima muestra usada. Si se usa

este mtodo conjuntamente con algn otro mtodo, el contenido de agua

del espcimen deber reportarse al valor requerido por el mtodo de

ensayo para el cual se determin el contenido de humedad.

Indicar si el espcimen de ensayo tena un peso menor que el indicado en

6.2.

Indicar si el espcimen de ensayo contena ms de un tipo de material

(estratificado, etc.).

Indicar el mtodo de secado si es diferente del secado en horno a 110 C

ms menos 5 C.

Indicar s se excluy

algn material del

espcimen de

ensayo.

SE PESA LA

MUESTRA Y

SE

INTRODUCE

AL HORNO

b) Peso especfico:

1. Objetivo




Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinacin de los pesos

especficos aparente y nominal, as como la absorcin, despus de 24 horas de

sumergidos en agua, de los agregados con tamao igual o mayor a 4.75 mm (tamiz No.

4).

2. Definiciones

Volmenes aparentes y nominales. En un slido permeable, si se incluye en su volumen

la parte de vacos accesibles al agua en las condiciones que se establezcan, se define

el volumen denominado "aparente"; si se excluye este volumen de vacos al volumen

resultante, se denomina "nominal".

Peso especfico aparente y nominal. En estos materiales, se define el peso especfico

aparente como la relacin entre el peso al aire del slido y el peso de agua

correspondiente a su volumen aparente, y peso especfico nominal a la relacin entre

el peso al aire del slido y el peso de agua correspondiente a su volumen nominal.

3. Aparatos

3.1 Balanzas, con capacidad igual o

superior a 5000 g, segn el tamao

mximo de la muestra para ensayo

(vase Tabla 1), con sensibilidad de 0.5

g para pesos hasta de 5000 g, o 0.0001

veces el peso de la muestra, para pesos

superiores.

3.2 Canastillas metlicas, como

recipientes para las muestras en las pesadas sumergidas. Se dispondr de dos tipos

de canastillas metlicas, de aproximadamente igual base y altura, fabricadas con

armazn de suficiente rigidez y paredes de tela metlica con malla de 3 mm. Para

agregados con tamao mximo inferior a 38 mm (1 ") se utilizarn canastillas con

capacidades de 4 a 7 dm3 y para tamaos superiores canastillas con capacidades de

8 a 16 dm3 (litros).

3.3 Dispositivo de suspensin. Se utilizar cualquier dispositivo que permita

suspender las canastillas de la balanza, una vez sumergida.

4. Preparacin de la muestra:

4.1 Se comienza por mezclar completamente los agregados, cuartendolos a

continuacin, hasta obtener aproximadamente la cantidad mnima necesaria para el

ensayo, despus de eliminar el material inferior a 4.75 mm. Las cantidades mnimas




para ensayo se indican en la Tabla 1, en funcin del tamao mximo nominal del

agregado.

Tamao mximo nominal Cantidad mnima de muestra

mm pulg Kg

Hasta 12,5 2

19,0 3

25,0 1 4

37,5 1 5

50,0 2 8

63,0 2 12

75,0 3 18

90,0 3 25

4.2 Si se desea, puede fraccionarse la muestra y ensayar separadamente cada una

de las fracciones; cuando la muestra contenga ms de un 15 por ciento retenido en

el tamiz de 38.10 mm (1 "), se separar entonces siempre por este tamiz al menos

en dos fracciones.

Cuando se fracciona la muestra, las cantidades mnimas para ensayo de cada fraccin

se ajustarn, segn su tamao mximo particular, a lo indicado en la Tabla 1.

5. Procedimiento:

5.1 La muestra se lava inicialmente con agua hasta eliminar completamente el polvo

u otras sustancias extraas adheridas a la superficie de las partculas; se seca a

continuacin en una estufa a 100 - 110 C y se enfra al aire a la temperatura

ambiente durante 1 a 3 horas. Una vez fra se pesa, repitiendo el secado hasta lograr

peso constante, y se sumerge en agua, tambin a temperatura ambiente, durante 24

4 horas.

Cuando se vayan a utilizar los valores de la absorcin y pesos especficos en

concretos hidrulicos con agregados normalmente empleados en estado hmedo, se

puede prescindir del secado hasta peso constante. Adems, si los agregados se han




mantenido con su superficie continuamente mojada hasta el ensayo, pueden tambin

suprimirse las 24 horas de inmersin en agua. Los valores obtenidos para la absorcin

y el peso especfico aparente con agregados en el estado de saturados con superficie

seca, pueden ser significativamente ms altos si antes de mojarlos se ha omitido el

secado previo indicado en el numeral 5.1, por lo cual deber consignarse en los

resultados cualquier alteracin que se introduzca en el procedimiento general.

5.2 Despus del perodo de inmersin, se saca la muestra del agua y se secan las

partculas rodndolas sobre un pifio absorbente de gran tamao, hasta que se elimine

el agua superficial visible, secando individualmente los fragmentos mayores. Se

tomarn las precauciones necesarias para evitar cualquier evaporacin de la

superficie de los agregados.

A continuacin, se determina el peso de la muestra en el estado de saturada con

superficie seca (S.S.S.). Estas y todas las pesadas subsiguientes se realizarn con

una aproximacin de 0.5 g para pesos hasta 5000 g y de 0.0001 veces el peso de la

muestra para pesos superiores.

5.3 A continuacin, se coloca la muestra en el interior de la canastilla metlica y se

determina su peso sumergida en el agua, a la temperatura entre 21 y 25 C y un peso

unitario de 0.997 0.002 g/cm3. Se tomarn las precauciones necesarias para evitar

la inclusin de aire en la muestra sumergida, agitando convenientemente.

La canastilla y la muestra debern quedar completamente sumergidas durante la

pesada y el hilo de suspensin ser lo ms delgado posible para que su inmersin no

afecte a las pesadas.

5.4 Se seca entonces la muestra en horno a 100 - 110 C, se enfra al aire a la

temperatura ambiente durante 1 a 3 horas y se determina su peso seco hasta peso

constante.

6. Resultados:

6.1 Calculando

A = Peso en el aire de la muestra seca en gramos

B = Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca, en gramos.

C = Peso sumergido en agua de la muestra saturada, en gramos.

Se calculan los pesos especficos aparente, saturado con superficie seca y nominal

as como la absorcin, por medio de las siguientes expresiones:

Peso especfico aparente =

Peso especfico aparente (S.S.S.) =




Nota S.S.S. = Saturado con Superficie Seca.

6.2 Cuando se divide la muestra total para ensayo en fracciones ms pequeas como

se indica en el numeral 4.2, se ensayarn por separado cada una de las fracciones,

calculndose sus respectivos pesos especficos y absorcin a partir de las

expresiones del numeral 6.1.

Para obtener el verdadero valor, tanto del peso especfico como de la absorcin,

correspondientes a la mezcla total (n fracciones), se aplican las expresiones:

Dnde:

P1, P2,. . . Pn = Porcentajes respectivos del peso de cada fraccin con respecto

al peso total de la muestra.

G1, G2,. . . Gn=Pesos especficos (aparente, saturado con superficie seca o real,

el que se est calculando) de cada fraccin de la muestra total.

A1, A2,. . . An=Porcentajes de absorcin de cada fraccin de la muestra total.

Gpr=Verdadero valor del peso especfico correspondiente (aparente, saturado

superficie seca o real) a la muestra total.

A=Valor del porcentaje de absorcin de la muestra total.

7. Precisin

7.1 Puede seguirse el siguiente criterio para juzgar la aceptabilidad de los

resultados con un 95 % de probabilidad.

Peso especfico nominal =

Absorcin = x 100

Gpr =

A =




Los ensayos por duplicado realizados en un mismo laboratorio sobre una misma

muestra, se considerarn satisfactorios si no difieren en ms de las siguientes

cantidades:

Para los Pesos Especficos 0.01

Para la Absorcin 0.13

Los ensayos realizados en un mismo laboratorio sobre una misma muestra, se

considerarn satisfactorios si no difieren de su valor medio en ms de las siguientes

cantidades:

Para los Pesos Especficos 0.01

Para la Absorcin 0.09

Para muestras diferentes, an con idntico origen, los lmites de precisin debern

ser superiores.

c) Anlisis granulomtrico:

1. Objetivo

La determinacin cuantitativa de la distribucin de tamaos de partculas de suelo.

Esta norma describe el mtodo para determinar los porcentajes de suelo que pasan

por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 74 mm (N

200).

2. Aparatos

2.1 Dos balanzas. Una con sensibilidad de 0.01 g para pesar material que pase el

tamiz de 4,760 mm (N 4). Otra con sensibilidad 0.1 % del peso de la muestra, para

pesar los materiales retenidos en el tamiz de 4,760 mm (N 4).

2.2 Tamices de malla cuadrada

75 mm (3"), 50,8 mm (2"), 38,1 mm (1"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm ("), 9,5 mm ( 3/8"),

4,76 mm (N 4), 2,00 mm (N 10), 0,840 mm (N 20), 0,425 mm (N 40), 0,250 mm

(N 60), 0,106 mm (N 140) y 0,075 mm (N 200).

Se puede usar, como alternativa, una serie de tamices que, al dibujar la gradacin,

d una separacin uniforme entre los puntos del grfico; esta serie estar integrada

por los siguientes:

75 mm (3"), 37.5 mm (1-"), 19.0 mm ("), 9.5 mm (3 /8"), 4.75 mm (N 4), 2.36 mm

(N 8), 1.10 mm (N 16), 600 mm (N 30), 300 mm (N 50),150 mm (N 100), 75 mm

(N 200).

2.3 Estufa, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de 110

5 C (230 9 F).

2.4 Envases, adecuados para el manejo y secado de las muestras.




2.5 Cepillo y brocha, para limpiar las mallas de los tamices.

3. Muestra

3.1 Segn sean las caractersticas de los materiales finos de la muestra, el anlisis

con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella despus de

separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por

examen visual, se seca en el horno una pequea porcin hmeda del material y luego

se examina su resistencia en seco rompindola entre los dedos. Si se puede romper

fcilmente y el material fino se pulveriza bajo la presin de aquellos, entonces el

anlisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.

3.2 Preprese una muestra para el ensayo como se describe en la preparacin de

muestras para anlisis granulomtrico (MTC E 106), la cual estar constituida por

dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (N 4) y otra que pasa

dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayaran por separado.

3.3 El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, como se indica en

el modo operativo MTC E 106, ser suficiente para las cantidades requeridas para

el anlisis mecnico, como sigue:

Para la porcin de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (N 4) el peso

depender del tamao mximo de las partculas de acuerdo con la Tabla 1.

Dimetro nominal de las partculas

ms grandes mm (pulg)

Peso mnimo aproximado de la porcin

( gr)

9,5 ( 3 /8") 500

19,6 (") 1000

25,7 (1") 2000

37,5 (1 ") 3000

50,0 (2") 4000

75,0 (3") 5000

El tamao de la porcin que pasa tamiz de 4,760 mm (N 4) ser

aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos y de 65 g para suelos arcillosos y

limosos.

3.4 En el modo operativo MTC E 106 se dan indicaciones para la pesada del suelo

secado al aire y seleccionado para el ensayo, as como para la separacin del suelo

sobre el tamiz de 4,760 mm (N 4) por medio del tamizado en seco, y para el lavado

y pesado de las fracciones lavadas y secadas retenidas en dicho tamiz. De estos dos




pesos, los porcentajes, retenido y que pasa el tamiz de 4,760 mm (N 4), pueden

calcularse de acuerdo con el numeral 6.1.

Se puede tener una comprobacin de los pesos, as como de la completa

pulverizacin de los terrones, pesando la porcin de muestra que pasa el tamiz de

4,760 mm (N 4) y agregndole este valor al peso de la porcin de muestra lavada y

secada en el horno, retenida en el tamiz de 4,760 mm (N 4)

4. ANLISIS POR MEDIO DE TAMIZADO DE LA FRACCIN RETENIDA EN

EL TAMIZ DE 4,760 mm (N 4).

4.1 Seprese la porcin de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (N 4) en una

serie de fracciones usando los tamices de:

75 mm (3"), 50 mm (2"), 38,1 mm (1"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm ("), 9,5 mm (3 /8"),

4.7 mm (N 4), o los que sean necesarios dependiendo del tipo de muestra, o de las

especificaciones para el material que se ensaya.

4.2 En la operacin de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices de un lado a

otro y recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en

movimiento sobre la malla. Debe comprobarse al desmontar los tamices que la

operacin est terminada; esto se sabe cundo no pasa ms del 1 % de la parte

retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz individualmente. Si

quedan partculas apresadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y

reunirlas con lo retenido en el tamiz.

Cuando se utilice una tamizadora mecnica, se pondr a funcionar por diez minutos

aproximadamente; el resultado se puede verificar usando el mtodo manual.

4.3 Se determina el peso de cada fraccin en una balanza con una sensibilidad de

0.1 %. La suma de los pesos de todas las fracciones y el peso, inicial de la muestra

no debe diferir en ms de 1%.

5. ANLISIS GRANULOMTRICO DE LA FRACCIN FINA

5.1 El anlisis granulomtrico de la fraccin que pasa el tamiz de 4,760 mm (N 4)

se har por tamizado y/o sedimentacin segn las caractersticas de la muestra y

segn la informacin requerida.

Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla, cuyos terrones

en estado seco se desintegren con facilidad, se podrn tamizar en seco.

Los materiales limo-arcillosos, cuyos terrones en estado seco no rompan con

facilidad, se procesarn por la va hmeda.

Si se requiere la curva granulomtrica completa incluyendo la fraccin de

tamao menor que el tamiz de 0,074 mm (N 200), la gradacin de sta se

determinar por sedimentacin, utilizando el hidrmetro para obtener los datos

necesarios. Ver modo operativo MTC E 109.




Se puede utilizar procedimientos simplificados para la determinacin del

contenido de partculas menores de un cierto tamao, segn se requiera.

La fraccin de tamao mayor que el tamiz de 0,074 mm (N 200) se analizar

por tamizado en seco, lavando la muestra previamente sobre el tamiz de 0,074 mm

(N 200)

5.2 Procedimiento para el anlisis granulomtrico por lavado sobre el tamiz de 0,074

mm (N 200).

Se separan mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos

arcillosos y limosos, pesndolos con exactitud de 0.01 g.

Humedad higroscpica. Se pesa una porcin de 10 a 15 g de los cuarteos

anteriores y se seca en el horno a una temperatura de 110 5 C (230 9 F). Se

pesan de nuevo y se anotan los pesos.

Se coloca la muestra en un recipiente apropiado, cubrindola con agua y se

deja en remojo hasta que todos los terrones se ablanden.

Se lava a continuacin la muestra sobre el tamiz de 0,074 mm (N 200) con

abundante agua, evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que

no se pierda ninguna partcula de las retenidas en l.

Se recoge lo retenido en un recipiente, se seca en el horno a una temperatura

de 110 5 C (230 9 F) y se pesa.

Se tamiza en seco siguiendo el procedimiento indicado en las secciones 4.2 y

4.3.

6. Clculos:

6.1 Valores de anlisis de tamizado para la porcin retenida en el tamiz de 4,760

mm (N 4).

Se calcula el porcentaje que pasa el tamiz de 4,760 mm (N 4) dividiendo el

peso que pasa dicho tamiz por el del suelo originalmente tomado y se multiplica el

resultado por 100. Para obtener el peso de la porcin retenida en el mismo tamiz,

rstese del peso original, el peso del pasante por el tamiz de 4,760 mm (N 4).

Para comprobar el material que pasa por el tamiz de 9,52 mm ( 3/8"), se

agrega al peso total del suelo que pasa por el tamiz de 4,760 mm (N 4) el peso de

la fraccin que pasa el tamiz de 9,52 mm (3/8) y que queda retenida en el de 4,760

mm (N 4). Para los dems tamices continese el clculo de la misma manera.

Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se divide el peso

total que pasa entre el peso total de la muestra y se multiplica el resultado por 100.

6.2 Valores del anlisis por tamizado para la porcin que pasa el tamiz de 4,760 mm

(N 4).




Se calcula el porcentaje de material que pasa por el tamiz de 0,074 mm (N

200) de la siguiente forma:

Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente forma:

Se calcula el porcentaje ms fino. Restando en forma acumulativa de 100%

los porcentajes retenidos sobre cada tamiz.

6.3 Porcentaje de humedad higroscpica. La humedad higroscpica como la

prdida de peso de una muestra secada al aire cuando se seca posteriormente al

horno, expresada como un porcentaje del peso de la muestra secada al horno. Se

determina de la manera siguiente:

Dnde:

W = Peso de suelo secado al aire

W1 = Peso de suelo secado en el horno

% Pasa = 100 - % Retenido acumulado

% Humedad Higroscpica = x 100




7. Observaciones:

7.1 El informe deber incluir lo siguiente:

El tamao mximo de las partculas

contenidas en la muestra.

Los porcentajes retenidos y los que

pasan, para cada uno de los tamices

utilizados.

Toda informacin que se juzgue de

inters.

Los resultados se presentarn: (1) en

forma tabulada, o (2) en forma grfica,

siendo esta ltima forma la indicada cada

vez que el anlisis comprenda un ensayo

completo de sedimentacin.

Las pequeas diferencias resultantes en el

empate de las curvas obtenidas por

tamizado y por sedimento, respectivamente,

se corregirn en forma grfica.

Se muestra el vertimiento del suelo en los

tamices granulomtricos.




d) Lmites de consistencia:

Limite lquido

Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como

un material

plstico.

A este nivel

de




contenido de humedad el suelo est en el vrtice de cambiar su

comportamiento al de un fluido viscoso.

Equipo:

Determinacion de limite liquido

El procedimiento general consiste en colocar una muestra hmeda en la

copa de Casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el nmero

de golpes requerido para cerrar la ranura.

Si el nmero de golpes es exactamente 25, el contenido de humedad de la

muestra es el lmite lquido

El procedimiento estndar es efectuar por lo menos tres determinaciones

para tres contenidos de humedad diferentes, se anota el nmero de golpes y

su contenido de humedad. Luego se grafican los datos en escala

semilogartmica y se determina el contenido de humedad para N= 25 golpes.




Procedimiento

Preparar la muestra seca, disgregndola con el

mortero y pasarlo por la malla No. 40 para

obtener una muestra representativa de unos 250

gr. aproximadamente.

Colocar el suelo pasante malla No. 40 en una vasija de evaporacin y aadir

una pequea cantidad de agua, dejar que la muestra se humedezca.

Mezclar con ayuda de la esptula hasta que el color sea uniforme y

conseguir una mezcla homognea. La consistencia de la pasta debe ser

pegajosa.

Se coloca una pequea cantidad de masa hmeda en la parte central de la

copa y se nivela la superficie.




Luego se pasa el acanalador por el centro de la copa para cortar en dos la

pasta de suelo.

La ranura debe apreciarse claramente y que

separe completamente la masa del suelo en

dos partes.

La mayor profundidad del suelo en la copa

debe ser igual a la altura de la cabeza del

acanalador ASTM.

Si se utiliza la herramienta Casagrande se debe mantener firmemente

Perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de

la ranura sea homognea.

Poner en movimiento la cazuela con

ayuda de la manivela y suministrar los golpes que sean necesarios para

cerrar la ranura en 12.7 mm ( )




Cuando se cierre la ranura en , registrar la cantidad de golpes y tomar

una muestra de la parte central para la determinacin del contenido de

humedad.

Nota: Este proceso se repite nuevamente con tres muestras ms para lograr

cuatro Puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos de

golpes Son los recomendados:

40 a 30 golpes

25 a 30 golpes

20 a 25 golpes

20 a 15 golpes

Limite plstico

El lmite plstico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea

y quiebra al formar pequeos rollitos o cilindros pequeos. Conjuntamente con

el lmite lquido, el lmite plstico es usado en la identificacin y clasificacin

de suelos.




Equipo

Balanza, con sensibilidad a 0.01 gr.

Placa de vidrio esmerilado de por lo menos 30cm. de lado, de forma cuadrada

por 1cm. de Espesor

Horno capaz de mantener la temperatura a 110 + 5 C.

Esptula de acero inoxidable,

Cpsula de evaporacin para el mezclado, puede ser de porcelana, vidrio

plstico

Taras numeradas.

Procedimiento

Se trabaja con el material preparado para el

lmite lquido se toma aproximadamente 20gr.

Luego se amasa el suelo y se deja que pierda

humedad hasta una consistencia a la cul pueda

enrollarse sin que se pegue a las manos

esparcindolo y mezclndolo continuamente

sobre la placa de vidrio.

El rollito debe ser adelgazado en cada

movimiento hasta que su dimetro sea de 3.2 mm (1/8 pulg.).




La prueba contina hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a

desmoronarse.

Una vez que se ha producido el lmite plstico se

debe colocar el rollito en un recipiente de peso

conocido y se pesa para determinar el contenido de

humedad.

Seguidamente se vuelve a repetir la operacin tomando otra porcin de suelo.

El lmite plstico es el promedio de ambas determinaciones.

ndice de plasticidad

Se puede definir el ndice de plasticidad de un suelo como la diferencia

entre su lmite lquido y su lmite plstico.

. . =

L.L. y L.P., son nmeros enteros

Cuando el lmite lquido o el lmite plstico no puedan determinarse, el ndice

de plasticidad se informar con la abreviatura NP (no plstico).

As mismo, cuando el lmite plstico resulte igual o mayor que el lmite lquido,

el ndice de plasticidad se informar como NP (no plstico).

ndice de contraccin

El lmite de contraccin de un suelo se define como el contenido mnimo de

agua, por debajo del cual una reduccin de la cantidad de agua, no causar

una disminucin de volumen de la muestra de suelo, pero al cual un aumento

en el contenido de agua causar un aumento en el volumen de la masa de

suelo.

El lmite de contraccin (LC) ser calculado de los datos obtenidos en la

determinacin de la contraccin volumtrica, as:




= ( )

Siendo:

LC = Lmite de contraccin (%)

w = Contenido de agua (%)

V = Volumen de la muestra de suelo hmedo (cm3)

Vo = Volumen de la muestra de suelo secada al horno (cm3)

Wo = Peso de la muestra seca (W0 = W2 - W3) (g)

w = Peso unitario del agua (g/cm3 )

El lmite de contraccin se calcular con una aproximacin de 0.01 en el porcentaje.

e) Permeabilidad

Los suelos y las rocas no son slidos ideales, sino que forman sistemas con 2

3 fases: partculas slidas y gas, partculas slidas y lquidas, o bien,

partculas slidas, gas y lquido. El lquido es normalmente agua y el gas se

manifiesta a travs de vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios

porosos. A estos medios se los caracteriza a travs de su porosidad y a

su vez esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material

en estudio.

Se dice que un material es permeable cuando contiene vacos continuos, estos

vacos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas ms compactas, y

en todos los materiales de construccin no metlicos, incluido el granito sano

y la pasta de cemento, por lo tanto dichos materiales son permeables. La

circulacin de agua a travs de la masa de stos obedece aproximadamente

a leyes idnticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un

granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud.

La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a

travs de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades

a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo,

las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de

consolidacin de un estrato de arcilla bajo el peso de un terrapln, de all la

importancia de su estudio y determinacin, aspectos que se desarrollarn a




continuacin.

Para la determinacin del coeficiente de permeabilidad existen diferentes

mtodos; los ensayos de laboratorio, los efectuados en el lugar y los mtodos

empricos, donde el valor de K es obtenido indirectamente a travs de

relaciones empricas con otras propiedades de los suelos.

A continuacin se resumen los distintos mtodos:

1. LABORATORIO:

a. Permemetro de Carga Constante ( Suelos de textura gruesa)

b. Permemetro de carga variable ( Suelos de textura fina)

2. IN SITU.

3. EMPIRICOS:

a. Allen-Hazen

b. Loudon

c. Terzaghi

d. Schilichter

e. Prueba horizontal de capilaridad

Permemetro de Carga Constante

El valor de k se obtiene aplicando la ley de Darcy.

Los pasos a seguir son:

1. Saturar la muestra para medir el coeficiente de permeabilidad en saturacin.

2. Medir los volmenes de agua drenados cada cierto intervalo de tiempo (t).

3. Cuando se compruebe que los volmenes drenados son proporcionales al tiempo

transcurrido (Q =cte.) se podr dar por finalizado el ensayo




Permemetro de Carga Variable

Los pasos a seguir son:

1. Saturar la muestra y tomar lectura de la altura inicial ho que alcanza el agua en

el tubo que suministra agua a la muestra y que se corresponde con la altura

piezomtrica en la seccin superior de la muestra. En ese momento tambin hay que

tomar lectura del tiempo inicial to.

2. Transcurrido un cierto tiempo se vuelve a tomar lectura de la altura del agua y

del tiempo que sern h1 y t1

f) Capilaridad:

El movimiento ascendente del agua en un tubo capilar representa el fenmeno

de capilaridad. Dos fuerzas son responsables por la capilaridad:

1 atraccin del agua por superficies slidas (adhesin o adsorcin) y

2 tensin superficial del agua, que en gran parte est debida a la atraccin

entre las molculas de agua (cohesin).

Las fuerzas de cohesin entre molculas de agua y de adhesin entre el agua

y superficies slidas en un sistema suelo-agua a fuerza de adhesin o

adsorcin disminuyen rpidamente con la distancia de la superficie slida. La




cohesin entre molculas de agua resulta en la formacin de agrupaciones

temporales que estn constantemente cambiando de tamao y forma a

medida que molculas individuales de agua son liberadas o se unen a otras. La

cohesin entre molculas de agua tambin hace que la fase slida se restrinja

indirectamente la libertad del movimiento del agua hasta determinada

distancia, adems de la interface slido-lquido.

Dnde:

P: Es el peso de la columna de agua

F: Fuerza de ascensin capilar:

Ts: tensin superficial del agua por unidad de lnea de contacto entre el agua y el

tubo (0,0764 g/cm para agua pura y vidrio limpio).

hc: altura de la ascensin capilar;

d: dimetro del tubo

a = peso especfico del agua

= ngulo de contacto (en el caso del agua y vidrio limpio este ngulo es cero).

La Importancia de los Fenmenos Capilares




En la construccin de pavimentos de carreteras: si el terreno donde se funda un

pavimento est constituido por un suelo limoso y el nivel fretico est poco profundo,

para evitar la ascensin capilar de agua es necesario substituir el material limoso

por otro con menor potencial de capilaridad.

La contraccin de los suelos: Cuando toda la superficie de un suelo est sumergida

en agua, no hay fuerza capilar, pues = 90. Sin embargo, a medida que el agua va

siendo evaporada, se van formando meniscos apareciendo fuerzas capilares que

aproximan las partculas.

Cohesin aparente de arenas hmedas: Si la arena fuese seca o saturada, la

cohesin se deshace. Los meniscos se deshacen cuando el movimiento entre los

granos aumenta y las deformaciones son muy grandes.

g) Ensayo de compactacin PROCTOR:

Compactacin de los suelos:

La compactacin es el procedimiento de aplicar energa al suelo suelto para

eliminar espacios vacos, aumentando as su densidad y en consecuencia, su

capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades.

Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniera del suelo.

PROCTOR ESTANDAR:

La prueba consiste en

compactar el suelo a

emplear en tres capas

dentro de un molde de

forma y dimensiones

normalizadas, por medio de

25 golpes en cada una de

ellas (56 para el Mtodo C)

con un pisn de 2,5 [kg] de

peso, que se deja caer




libremente desde una altura de 30,5 [cm].

Con este procedimiento Proctor observ que para un suelo dado, a

contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se

obtenan densidades secas sucesivamente ms altas (mejor grado de

compactacin). Asimismo, not que esa tendencia no se mantena

indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad

agregada, las densidades secas disminuan, con lo cual las condiciones

empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a

determinada energa de compactacin, existe un valor de Humedad

ptima con la cual puede alcanzarse la Mxima Densidad Seca.

El Ensayo Proctor Estndar tambin es conocido como Ensayo AASHTO

T99 (American Association of State Higway and Transportation

Officials Asociacin Americana de Agencias Estatales de Carreteras

y Transportes).

PROCTOR MODIFICADO:

La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas

dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio

de 25 golpes en cada una de ellas (56 para el Mtodo C) con un pisn

de 4,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de

45,7 [cm].




Todo mtodo de

compactacin, sea por

impacto, como es el caso del

Ensayo Proctor, o bien por

amasado, vibracin o

compresin esttica o

dinmica, produce

estabilizacin del suelo al

transferirle energa al

mismo.

Ciertamente, no existe

equipo de compactacin aplicable al terreno que sea contraparte o

comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo

que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibracin o compresin

de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de

cabra, vibro-compactadores, de rueda lisa, etc.).

No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la

prueba patrn Proctor, as como la gran cantidad de informacin que

da indicio de su eficacia, que desde el comienzo de su implementacin

hasta el presente es un mtodo aceptado y referenciado en un

sinnmero de pliegos de obras.

Materiales:

Molde De 6 Horno de secado Pisones




TAMICES Esptula, cuchara y brocha

Balanza Recipientes Probeta (500ml)

h) Ensayo CBR:

La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de

suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad ptima y

niveles de compactacin variables. Es un mtodo desarrollado por la divisin

de carreteras del Estado de California (EE.UU) y sirve para evaluar la calidad

relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos.

Definicin:

Describe el procedimiento de ensayo para la determinacin de un ndice de

resistencia de los suelos denominado valor de la relacin de soporte, que es

muy conocido, como CBR. El ensayo se realiza normalmente sobre suelo

preparado en el laboratorio en condiciones determinadas de humedad y

densidad; pero tambin puede operarse en forma anloga sobre muestras

inalteradas tomadas del terreno.

Este ndice se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de

3/4




sub-rasante y de las capas de base, sub-base y de afirmado.

Este modo operativo hace referencia a los ensayos para determinacin de las

relaciones de Peso Unitario - Humedad, usando un equipo modificado.

Aparatos y materiales:

Prensa similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada para

forzar la penetracin de pistn en el espcimen. El pistn se aloja en

el cabezal y sus caractersticas deben ajustarse a las especificadas

en el numeral mocionadas posteriormente.

Molde, de metal, cilndrico, de 152,4mm 0.66 mm (6 0.026") de

dimetro interior y de 177,8 0.46 mm (7 0.018") de altura, provisto

de un collar de metal suplementario de 50.8 mm (2.0") de altura y una

placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las

perforaciones de la base no excedern de 1,6 mm (28 1/16) las

mismas que debern estar uniformemente espaciadas en la

circunferencia interior del molde de dimetro (Figura 1a). La base se

deber poder ajustar a cualquier extremo del molde.




Disco espaciador, de metal, de forma circular, de 150.8 mm (5 15/16)

de dimetro exterior y de 61,37 0,127 mm (2,416 0,005) de

espesor (Figura 1b), para insertarlo como falso fondo en el molde

cilndrico durante la compactacin.

Pisn de compactacin como el descrito en el modo operativo de

ensayo Proctor Modificado, (equipo modificado).

Aparato medidor de expansin compuesto por:

Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5

7/8") de dimetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm

(1/16") de dimetro. Estar provista de un vstago en el centro

con un sistema de tornillo que permita regular su altura.

Un trpode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde,

que lleve montado y bien sujeto en el centro un dial

(deformmetro), cuyo vstago coincida con el de la placa, de

forma que permita controlar la posicin de ste y medir la

expansin, con aproximacin de 0.025 mm (0.001") (vase

Figura 1c).

Pesas. Uno o dos pesas anulares de metal que tengan una masa total de

4,54 0,02kg y pesas ranuradas de metal cada una con masas de 2,27




0,02 kg. Las pesas anular y ranurada debern tener 5 7/8 a 5

15/16 (149,23 mm a 150,81 mm) en dimetro; adems de tener la

pesa, anular un agujero central de 2 1/8 aproximado (53,98 mm) de

dimetro.

Pistn de penetracin, metlico de seccin transversal circular, de

49.63 0,13 mm (1,954 0,005) de dimetro, rea de 19.35 cm2 (3

pulg2) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetracin

con las sobrecargas precisas de acuerdo con el numeral 3.4, pero

nunca menor de 101.6 mm (4").

Dos diales con recorrido mnimo de 25 mm (1") y divisiones lecturas en

0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su

acoplamiento en la prensa para medir la penetracin del pistn en la

muestra.

Tanque, con capacidad suficiente para la inmersin de los moldes en

agua.

Estufa, termostticamente controlada, capaz de mantener una

temperatura de 110 5 C (230 9 F).

Balanzas, una de 20 kg de capacidad y otra de 1000 g con

sensibilidades de 1 g y 0. 1 g, respectivamente.

Tamices, de 4.76 mm

(No. 4), 19.05 mm

(3/4") y 50,80 mm

(2").

Miscelneos, de uso

general como

cuarteador,




mezclador, cpsulas, probetas, esptulas, discos de papel de filtro del

dimetro del molde, etc.

Procedimiento:

El procedimiento es tal que los valores de la relacin de soporte se obtienen

a partir de especmenes de ensayo

que posean el mismo peso unitario y

contenido de agua que se espera

encontrar en el terreno. En general, la

condicin de humedad crtica (ms

desfavorable) se tiene cuando el

material est saturado. Por esta

razn, el mtodo original del Cuerpo

de Ingenieros de E.U.A. contempla el

ensayo de los especmenes despus de

estar sumergidos en agua por un

perodo de cuatro (4) das confinados

en el molde con una sobrecarga igual

al peso del pavimento que actuar

sobre el material.

Preparacin de la muestra:

Se procede como se indica en las normas mencionadas (Relaciones de

peso unitario-humedad en los suelos, con equipo estndar o

modificado). Cuando ms del 75 % en peso de la muestra pase por el

tamiz de 19.1 mm (3/4"), se utiliza para el ensayo el material que pasa

por dicho tamiz. Cuando la fraccin de la muestra retenida en el tamiz

de 19.1 mm (3/4") sea superior a un 25% en peso, se separa el material

retenido en dicho tamiz y se sustituye por una proporcin igual de

material comprendido entre los tamices de 19.1 mm (3/4") y de 4.75

mm (No. 4), obtenida tamizando otra porcin de la muestra.



ING. Eduardo Injante Lima

ensayosw de suelos para pavimentos

Documents