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DENSIDAD DE CAMPO - PAVIMENTOS
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ENSAYO: DENSIDAD DE CAMPO PAVIMENTOS
ALUMNO: ALARCON BARAHONA HENRY
1. INTRODUCCIÓN
Calculando la Densidad del Terreno se puede verificar los resultados
obtenidos en los trabajos de compactación de suelos, en las que las que existen
especificaciones en cuanto a la Humedad y Densidad del Suelo.
Entre los métodos utilizados para determinar la Densidad del Terreno se encuentra
el Método del Cono de Arena, que es aplicable en suelos cuyos tamaños de
partículas sean menores a 50mm; y que 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.
En este informe se detallará los fundamentos básicos para la realización
del ensayo, así como el procedimiento de ejecución y la toma de datos que
serán indispensables para calcular el contendido de humedad, densidad de la
arena y calibración del cono.
ENSAYO: DENSIDAD DE CAMPO PAVIMENTOS
2. OBJETIVO PRINCIPAL
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.
3. REFERENCIA NORMATIVA
El Ensayo de Densidad del Suelo en Campo por el Método del Cono de Arena se
debe a normatividad técnica tanto nacional como internacional, las cuales
denominan al ensayo:
“Ensayo para Determinar la Densidad del Suelo In Situ por el Método del
Cono de Arena”
Normas Internacional:
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place
by the Sand-Cone Method)
ASSHTO T 191 (Density In-Place By The Sand Cone Method)
Normas Nacionales:
Son adaptación a nivel de implementación y a condiciones propias de nuestra
realidad, de las normas internacionales.
N.T.P 339.143 (Densidad in-situ mediante el cono de arena)
EM 2000: MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono)
ENSAYO: DENSIDAD DE CAMPO PAVIMENTOS
4. MARCO TEÓRICO:
Importancia del ensayo:
Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras
en construcción, 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 un 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 lo siguiente:
Donde:
Gc = Grado de Compactación
yd = Densidad Seca en el campo
γdmax = Densidad Seca Máxima obtenida en el laboratorio.
Resumen del método de ensayo :
Se cava a mano un orificio de prueba en el suelo donde se va a ensayar y todo
el material extraído del orificio es recuperado en un contenedor. Se llena el
orificio con arena de densidad conocida en caída libre y se determina el
volumen. La densidad húmeda del suelo in situ se determina dividiendo la masa
húmeda del material removido entre el volumen del orificio. Se determina el
contenido de humedad del material del orificio y se calcula la masa seca del
material y la densidad seca del lugar, utilizando la masa húmeda del suelo, el
contenido de humedad y el volumen del orifico.
Usos
Este método es muy difundido para determinar la Densidad de Suelos
compactados utilizados en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de
carreteras y estructuras de relleno.
Es comúnmente utilizado como base de aceptación para suelos
compactados a una densidad específica o a un porcentaje de densidad
máxima determinada por un método de ensayo normado.
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Este método puede ser usado para determinar la densidad in-situ de depósitos
de suelos naturales, agregados, mezcla de suelos u otro material similar.
Limitaciones del ensayo:
Este método de ensayo se aplica a suelos que no tengan una cantidad
excesiva de roca o materiales gruesos con un diámetro mayor a 1.5 pulg.
Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o
altamente plásticos que podrían deformarse o comprimirse durante la
excavación del hoyo de ensayo. Este método de ensayo puede no ser
adecuado para suelos que contengan materiales granulares dispersos que no
mantengan los lados estables en el orificio de ensayo, ni para suelos granulares
que tengan altos porcentajes de vacíos.
Cualquier suelo u otro material puede ser excavado con herramientas de
mano puede ser ensayado, siempre y cuando los vacíos o las aberturas de los
poros en la masa son lo suficientemente pequeñas para prevenir que la arena
usada en el ensayo se introduzca en los vacíos naturales. El suelo u otro
material siendo ensayado deberán tener la suficiente cohesión o atracción
entre partículas para mantener estable los lados del hueco pequeño o
excavación. Este deberá ser los suficientemente firme para soportar las
presiones pequeñas ejercidas al excavar el hueco y colocar el aparato sobre
el, sin deformarse o desplazarse.
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5. EQUIPOS Y MATERIALES
Cono de Arena: El aparato del cono de arena consiste en un frasco de
aproximadamente un galón (3.785 lts.) y de un dispositivo ajustable que consta
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.
La válvula deberá tener topes para evitar su rotación cuando este en posición
completamente abierta o completamente cerrada.
Arena Calibrada (Arena de Ottawa): La arena que se utilice deberá ser limpia,
seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además deberá
tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener
partículas que queden retenidas en el tamiz de 2mm (N°10). Debe ser uniforme y
preferiblemente de forma redondeada para favorecer que fluya libremente y
desprovista de partículas o arena fina, para prevenir segregación en
almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como
consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica.
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Placa Americana.- Es una placa con un orificio central de diámetro 6”, se debe
complementar con 4 clavos que sirven para mantener fija la placa.
Balanza: Para pesar la muestra, con sensibilidad al gramo.
Cincel y comba: Para la perforación en el suelo compactado.
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Brocha.- Para limpiar las partículas que no pueden ser trabajadas con la mano.
Cucharones: Nos ayudara a recoger la muestra.
Depósito: Para almacenar la muestra mientras esta se extrae.
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Tamiz ¾”: Para pasar la muestra de suelo.
Regla: Para medir la profundidad del agujero, la cual es 15cm.
Estufa: Equipo adecuado para secar muestras con el fin de determinar su
contenido de humedad.
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6. PROCEDIMIENTO
Se selecciona el lugar en donde se efectuar el ensayo, en este caso fue
determinado por el profesor, siendo este a un costado del Laboratorio de
Ensayo de Materiales.
Se prepara la superficie del punto a controlar, nivelándola o emparejándola y
quitando el material vegetal presente, para poder conseguir un buen
asentamiento de la placa.
Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada sujetándola con ayuda de
unos clavos en los costados; para luego proceder a excavar dentro de la
abertura de la placa, iniciando la excavación con un diámetro menor (desde el
centro) y afinando luego hacia los bordes.
El diámetro de la Placa Base es 6” y la profundidad de excavación es 10 cm.
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Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del
suelo que delimitan la perforación, especialmente cuando predominan
partículas que al sacarlas pueden desmoronar los costados, cambiando la
geometría de la perforación. Si esto ocurriese, se deberá hacer una perforación
nueva.
Del material extraído se coloca una muestra en una capsula para proceder a
pesarlo, obteniendo el Peso del Suelo Húmedo + Peso de Capsula, que será
usado para calcular el Contenido de Humedad del Suelo.
Se pesa el cono con cierta cantidad de arena en su interior, obteniendo así:
Peso de la Arena + el Frasco (Cono).
Se coloca el Cono de Arena
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sobre la Placa Americana haciéndolas coincidir, para luego abrir la válvula
hasta que se llene de arena la cavidad hecha.
Se procede a pesar el Cono de Arena con el excedente de arena que
quedo en el cono, obteniendo así: Peso de la Arena que queda en el
Frasco.
Adicionalmente a esto se debe calcular el Peso de la Arena en el Cono.
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 que presenta el suelo.
7. CÁLCULOS Y RESULTADOS
ENSAYO: DENSIDAD DE CAMPO PAVIMENTOS
Cálculo del contenido de humedad: Se procedió a sacar el Contenido de
Humedad de 2 muestras pertenecientes al suelo en estudio, quedándonos con
el contenido de Humedad Promedio.
CONTENIDO DE HUMEDAD
FRASCO N° 24 20 07 19
1. Peso de frasco + suelo húmedo 97,81 90,32 99,19 101,82
2. Peso de frasco + suelo seco 92,51 83,23 89,63 90,18
3. Peso de agua contenida (1-2) 5,30 7,09 9,56 11,64
4. Peso del frasco 28,23 28,40 28,38 26,67
5. Peso del suelo seco (2-4) 64,28 54,83 61,25 63,51
6. Contenido de humedad (3/5 * 100) 8,25 12,93 15,61 18,33
Calculo del Grado de Compactación del Suelo:
Nº DE PRUEBA Dº 1
ESPESOR COMPACTADO EN CM, 15 cm.
LADO DERECHO
PROGRESIVA O ZONA Nivel Terreno
1,- PESO DE SUELO HUMEDO 3120
2,- PESO DE DEPOSITO 560
3,- PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2) 2560
4,- PESO ARENA + EL FRASCO 4810
5,- PESO ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO 989
6,- PESO ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5) 3821
7,- PESO ARENA CONO 1495
8,- PESO ARENA HUECO (6-7) 2326
9,- DENSIDAD DE LA ARENA 1,33
10,- VOLUMEN DEL HUECO (8/9) 1749
11,- PESO DE GRAVA SECA AL AIRE 0
12,- PESO ESPECIFICO DE GRAVA 2,67
13,- VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12) 0
14,- PESO DEL SUELO (3-11) 2560
15,- VOLUMEN DEL SUELO (10-13) 1749
16,- DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15) 1,46
17,- HUMEDAD DEL SUELO 11
18,- DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/17+100)*100 1,32
19,- MAXIMA DENSIDAD DE LA CURVA 1,8
20,- % DE COMPACTACION (18/19*100) 73,3
Luego de realizar los cálculos y seguir el procedimiento del formato que se nos
proporciono en el laboratorio, el Grado de Compactación es:
ENSAYO: DENSIDAD DE CAMPO PAVIMENTOS
Grado de Compactación 73,3
8. ANEXOS
ARENA DE OTAWA PARA REALIZAR EL
ENSAYO
EQUIPOS NECESARIOS PARA REALIZAR
EL ENSAYO
PESANDO LA MUESTRA EXTRAIDA
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9. CONCLUSIONES
Esta práctica resulto muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer
el Grado de Compactación de una capa de suelo; además es sencilla ya que
no necesita mucho tiempo (a excepción de que tenemos que esperar q la
muestra seque por un lapso de 24 horas).
Para la realización de este ensayo se debe tener en cuenta que la arena debe
ser limpia, seca, uniforme, durable y que discurra libremente; con un
Cu=D60/D10 menor a 2 y tamaño de partículas menor que la malla 10 (2mm).
El Suelo Compactado presenta un Contenido de Humedad igual a 7.18 %
Como se observa en los resultados estamos frente a un grado se compactación
de 69.66%, esto quiere decir que aun no esta compactado al 100%.
10. REFERENCIAS
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place
by the Sand-Cone Method)
ASSHTO T 191 (Density In-Place By The Sand Cone Method)
http://ingenieracivil.com/2007/10/determinacin-de-la-densidad-de-suelo-
en.html
Densidad de Campo: Ing. Luis chang chang - Laboratorio Geotécnico (CISMID)
