1.1 TIPOS DE ENSAYOS:
Los ensayos se debern realizar sobre materiales procesados. Bien
sea en planta o en laboratorio segn MTC.
Material o Producto
Propiedades y Caractersticas
Mtodo de Ensayo
Norma ASTM
Norma AASHTO
Frecuencia
Lugar de Muestreo
Base Granular
Granulometra
MTC E 204
D 422
T 88
7500 m
Cantera
Lmite Lquido
MTC E 110
D 4318
T 89
750 m
Cantera
ndice de Plasticidad
MTC E 111
D 4318
T 89
750 m
Cantera
Desgaste Los ngeles
MTC E 207
C 131
T 96
2000 m
Cantera
Equivalente de Arena
MTC E 114
D 2419
T 176
2000 m
Cantera
Sales Solubles
MTC E 219
D 1888
2000 m
Cantera
CBR
MTC E 132
D 1883
T 193
2000 m
Cantera
Partculas Fracturadas
MTC E 210
D 5821
2000 m
Cantera
Partculas Chatas y Alargadas
MTC E 221
D 4791
2000 m
Cantera
Prdida en Sulfato de Sodio / Magnesio
MTC E 209
C 88
T 104
2000 m
Cantera
Densidad Humedad
MTC E 115
D 1557
T 180
750 m
Pista
Compactacin
MTC E 117
MTC E 124
D 1556
D 2922
T 191
T 238
250 m
Pista
1.2 BREVE DESCRIPCION DE ALGUNOS TIPOS DE ENSAYOS:
El Ensayo Granulomtrico por tamizado, el objetivo de determinar
la cantidad y la distribucin de tamaos de partculas de suelo. Esta
norma describe el mtodo para determinar los porcentajes de suelo
que pasa por los distintos tamices de la serie empleada en el
ensayo, hasta el de 74mm (200).
El Ensayo de Anlisis por Hidrmetro, asume que la ley de Stokes
puede ser aplicada a una masa de suelo dispersado, con partculas de
varias formas y tamaos. Se usa para determinar el porcentaje de
partculas de suelo dispersados que permanecen en suspensin en un
determinado tiempo. El anlisis con Hidrmetro se aplica a las
partculas de suelo que pasan el tamiz de 2.00mm (N10). Para ms
precisin, el anlisis se debe realizar a la fraccin de suelo que
pase el tamiz de 74m (N 200).
El Ensayode Humedad Natural, determina la cantidad de humedad
del suelo. La Humedad o contenido de Humedad de un suelo es la
relacin, expresada como porcentaje del peso del agua en una masa de
suelo, al peso de las partculas slidas.
El ensayo del Limite Liquido, es el contenido de humedad de un
suelo expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando
esta se llena en el lmite entre el estado plstico y el estado
lquido. El valor calculado debe aproximarse al centsimo.
En el ensayo de Limite Plstico, se determina y calcula el ndice
de Plasticidad (I.P.), si se conoce el Lmite de Lquido (L.L.) del
mismo suelo. Se denomina limite plstico a la humedad ms baja con la
que pueden formarse barritas de suelo de unos 3.2mm (1/8) de
dimetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una
superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se
desmoronen.
El ensayo del Peso Especfico, es la relacin entre el peso en el
aire de un cierto volumen de solidos a una temperatura dada y el
peso en el aire del mismo volumen de agua destilada, a la misma
temperatura. Cuando el suelo est compuesto de partculas mayores que
el tamiz 2.38mm (N8) deber seguir otro mtodo de ensayo para
determinar el peso especfico y la absorcin del agregado grueso (MTC
E 206).
En el ensayo de relacin Humedad-Densidad, abarca los
procedimientos de compactacin usados en laboratorios, para
determinar la relacin entre el contenido de agua y peso unitario
seco de los suelos compactadas en un molde de 4 6 de dimetro con un
pisn de 10lbf (44.5N) que cae a una altura de 18 (457mm),
produciendo una energa de compactacin de 56000lb-pie/pie3
(2700kN-m/m3).
El ensayo de CBR de muestras compactadas, describe el ndice de
resistencia de los suelos denominado valor de relacin de soporte,
que es muy conocido, como CBR (California Bearing Ratio). El ensayo
se toma normalmente sobre el 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.
El ensayo del Mdulo resiliente, determina el Modulo Elstico
dinmico (de resilencia) de los suelos. Los valores del mdulo
resiliente (elstico dinmico) determinados con estos procedimientos,
pueden ser empleados en las teoras de sistema de capa
elstico-lineales y elstico-no lineales.
El ensayo de Equivalente de arena, determina la proporcin
relativa del contenido de polvo fino nocivo, o material arcilloso,
en los suelos o agregados finos. Es un procedimiento rpido del
campo.
El ensayo de Pesos Unitarios y Vacos, determina el peso unitario
suelto compactado y el porcentaje de los vacos de los agregados, ya
sean finos, gruesos o una mezcla de ambos.
El ensayo de Gravedad Especfica y Absorcin de agregados finos y
gruesos, determina el peso especfico aparente y real a 23/23 C. As
como la absorcin despus de 24 horas de sumergidos en agua, de los
agregados con tamao inferior a 4.75mm (N 4).
El ensayo de Abrasin en la mquina de los ngeles, se refiere al
procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de
desgaste de los agregados gruesos hasta 37.5mm (1 ) por medio de la
mquina de los ngeles. El mtodo se emplea para medir la resistencia
al desgaste de agregados naturales o triturados, empleando la
citada maquina con una carga abrasiva.
El ensayo de Durabilidad en sulfato de sodio y en sulfato de
Magnesio, determina la resistencia a la desintegracin de los
agregados, por la accin de soluciones saturadas de sulfatos de
sodio o de magnesio. Este mtodo es til para juzgar la calidad de
los agregados que han de estar sometidos a la accin de los agentes
atmosfricos, sobre todo cuando no se dispone de datos sobre el
comportamiento de los materiales que se van a emplear, en las
condiciones climticas de las obra.
El ensayo de Porcentajes de caras fracturadas en los agregados,
describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso
del material que presente una, dos o ms caras fracturadas de las
muestras de agregados ptreos.
El ensayo del ndice de aplanamiento y de alargamiento de los
agregados, se define como el porcentaje en peso de las partculas
que las forman cuya dimensin mnima (espesor) es inferior a 3/5 de
la dimensin media de la fraccin. Y tambin se define como ndice de
alargamiento de una fraccin de agregado, el porcentaje en peso de
las partculas que la forman cuya dimensin mxima (longitud) es
superior a 9/5 de la dimensin media de la fraccin. No es aplicable
al agregado inferior a 6.3mm (1/4).
El ensayo de Porcentaje de partculas livianas, determina el
porcentaje de partculas livianas en los agregados ptreos, mediante
separacin por suspensin, en un lquido de peso especfico elevado.
(opcional).
El ensayo de Arcilla de terrones y partculas desmenuzables,
determina la aproximacin de los trozos de arcilla y de las
partculas desmenuzables (fiables) en los agregados.
El ensayo del Contenido de sales totales, establece el
procedimiento analtico de cristalizacin para determinar el
contenido de cloruros y sulfatos, solubles en agua, en los
agregados ptreos empleados en bases mezclas bituminosas. Este mtodo
sirve para efectuar controles en obra, debido a la rapidez de
visualizacin y cuantificacin de la existencia de sales.
.- ENSAYO DE ABRASION:
Este ensayo pretende determinar la resistencia al desgaste de
los gruesos que conforman un suelo, brindndonos un indicador de la
calidad de los agregados menores de 37.5 mm (1 ) y mayores de 19 mm
(3/4) que se emplearan en la construccin de la base granular.
RESISTENCIA AL DESGASTE PARA AGREGADOS MENORES DE 1 DE
DIAMETRO
Objetivos: Determinar la resistencia al desgaste de los
agregados naturales o triturados, empleando la mquina de los
ngeles.
Materiales:
Balanza con aproximacin de 1g.
Horno
Tamices
Mquina de los ngeles
Nota: La carga abrasiva consistir en esferas de acero o fundicin
de un dimetro entre 46.38mm y 47.63 mm, y un peso comprendido entre
390 g y 445 g. La carga abrasiva depender de la granulometra de
ensayo A, B, C o D, segn se indica:
Granulometra de Ensayo
Nmero de Esferas
Peso Total (g)
A
12
5000 +25
B
11
4584+25
C
8
3330 +20
D
6
2500+-15
Muestra:
La muestra consiste en un agregado limpio por lavado y secado en
horno a una temperatura constante comprendida entre 105C y 110C,
separados y recombinados con una de las granulometras indicadas en
la tabla. La muestra antes de ser ensayada debe ser pesada con
aproximacin a 1 g.
Cuando se triture la muestra en el laboratorio debe ser colocado
en el informe.
Procedimiento:
La muestra y carga abrasiva, se coloca en la mquina de Los
ngeles, y se hace girar el cilindro a una velocidad de 30 a 33 rpm.
El nmero total de vueltas deber ser 500.
Se descarga el material del cilindro y se procede con una
separacin preliminar con el tamiz # 12.
El material ms grueso que el tamiz de 1.70 mm (#12), se seca en
el horno, a una temperatura comprendida entre 105C a 110C, hasta
conseguir un peso constante.
Clculos:
El resultado del ensayo(% desgaste) recibe el nombre de
coeficiente de desgaste de los ngeles, y se calcula as:
P1=peso muestra seca antes del ensayo.
P2=peso muestra seca despus del ensayo, previo lavado sobre el
tamiz N 12.
RESISTENCIA AL DESGASTE PARA AGREGADOS MAYORES DE DE
DIAMETRO
Procedimiento:
Se pesan aproximadamente 10000 g de muestra seca, y se coloca
junto con la carga abrasiva en el cilindro, hacindolo girar con una
velocidad de 30-33 rpm, hasta completar 1000 vueltas.
Se descarga el material de la mquina y se hace una separacin
preliminar de la muestra con un tamiz mayor al N 12.
El material ms grueso que el tamiz de 1.70 mm (N 12), se seca en
el horno, a una temperatura comprendida entre 105C a 110C, hasta
conseguir un peso constante.
Clculos:
El desgaste de la muestra se expresa como la diferencia entre el
peso de la muestra inicial seco y el peso de la muestra seca y
retenida en el tamiz N 12, expresada como porcentaje del peso
inicial.
Especificaciones Tcnicas:
Ensayo
Norma MTC
Requerimientos Altitud
de 3000 msnm
ABRASION
MTC E 207
40% mx.
40% mx.
E.- ENSAYO DE EQUIVALENTE DE ARENA
Objetivos:Se pretende que esta prueba sirva como una prueba
rpida de campo para investigar la presencia de materiales finos o
de apariencia arcillosa, que sean perjudiciales para los suelos y
para los agregados ptreos.
Materiales y equipos:
Cilindro graduado de plstico, con dimetro interior de 31,75 mm
+- 0.381 mm y altura de 431, 8 mm. La base del cilindro debe ser de
plstico transparente.
Tapn macizo de caucho o goma, que ajuste en el cilindro.
Tubo irrigador, de acero inoxidable, de cobre o bronce de 6, 35
mm de espesor y 508mm de longitud.
Tubo flexible de caucho o plstico de 4,7 mm de dimetro y de 1,
20 m de largo, con una pinza que permita cortar el paso del lquido
a travs del mismo.
Dos botellas de 1 galn de capacidad. Uno para contener la
solucin de cloruro de calcio y el otro destinado a contener la
solucin Stock.
Dispositivo para tomar lecturas. Este dispositivo est destinado
a la toma de lecturas del nivel de arena y tendr un peso total de 1
Kg.
Recipiente metlico de 57 mm de dimetro con una capacidad de 85
+- 5 ml.
Embudo de boca ancha, de 100 ml.
Reloj o cronometro
Agitador
Soluciones:
La solucin Stock tipo cloruro de calcio (CaCl2) se prepara de la
siguiente forma:
454 g de cloruro de calcio anhdrido.
2050 g de glicerina
47 g de formaldehido (al 40 % en volumen)
Se disuelve la cantidad indicada de cloruro de calcio en galn de
agua destilada. Se deja enfriar esta solucin y se pasa por el papel
filtro. A la solucin resultante se le agrega 2050g de glicerina y
la cantidad indicada de formaldehido. Se mezcla bien y se diluye
hasta conseguir 1 galn de volumen.
La solucin de trabajo de cloruro de calcio se obtiene con 88 ml
de la solucin stock.
Materiales y equipos:
Obtener aproximadamente 1500 g del material que pasa el tamiz
N4.
Separar la muestra mediante el tamizado a mano o mecnico.
Desmenuzar todos los terrones de material fino.
Para determinar la cantidad de la muestra para el cuarteo, se
pesara o se determinara el volumen de una porcin de material igual
a 4 moldes de medida.
Procedimiento:
Verter la solucin de trabajo de cloruro de calcio en el cilindro
de plstico con la ayuda de un sifn, hasta una altura de 101,6
mm.
Con ayuda del embudo, verte la muestra de ensayo en el cilindro
graduado. Golpear varias veces el fondo con la palma de la mano, y
dejar reposar durante 10 minutos.
Al finalizar los 10 minutos, tapar el cilindro con un tampn e
invertir su posicin.
Agitar el cilindro con el agitador mecnico o manual.
Despus de la agitacin, colocar el cilindro verticalmente sobre
la mesa y retirar el tapn.
Colocar el tubo irrigador en la parte superior del cilindro,
aflojar la manguera y lavar el material de las paredes del
cilindro, a medida que baja el irrigador.
Cuando el cilindro este lleno a la altura de 381 mm, levantar el
tubo irrigador suavemente sin que se pierda solucin.
Dejar el contenido reposando en el cilindro durante 20 minutos,
luego de esto leer y anotar la lectura de la suspensin arcillosa.
Este valor se denomina lectura de Arcilla.
Introducir dentro del cilindro, el conjunto del disco, la
varilla y el sobrepeso, y bajar suavemente el conjunto hasta que
llegue a la arena.
Leer y anotar la lectura de arena. Si la lectura se hace con el
disco indicador, restar 254 mm del nivel indicado por el borde
superior del indicador.
Cuando el nivel de las lecturas de arcilla o arena este entre
lneas de graduacin, se anotara la lectura correspondiente a la
siguiente graduacin.
Despus de tomar las lecturas, sacar el conjunto del cilindro,
tapar este con su tampn, sacudir y vaciar el contenido. Luego
enjuagar con agua dos veces el cilindro.
Clculos:
El equivalente de arena se calcula con la siguiente ecuacin:
Si el equivalente de arena no es un nmero entero, se aproxima al
entero superior.
Especificaciones Tcnicas:
Ensayo
Norma MTC
Requerimientos Altitud
de 3000 msnm
EQUIVALENTE DE ARENA
MTC E 114
35% min.
45% min.
F.- ENSAYO DE SALES SOLUBLES:
Estableces el procedimiento analtico de cristalizacin para
determinar el contenido de cloruros y sulfatos, solubles en agua,
de los agregados ptreos usados en bases.
Materiales y equipos:
Balanza
Mecheros
Matraces aforados
Vasos de precipitado
Pipetas
Solucin de nitrato de plata
Solucin de cloruro de bario
Agua destilada
Horno
Tubos de ensayo
Muestra:
La muestra se debe extraer y preparar previamente, segn la
tabla:
Agregado Ptreo
Cantidad Mnima
Aforo mnimo
Grava 50-20 mm
1000 g
500
Grava 20-5 mm
500 g
500
Arena 5 mm
100 g
500
Procedimiento:
Secar la muestra en el horno a una temperatura de 110C, hasta
peso constante, registrando esta masa como A.
Colocar la muestra en un vaso de precipitado, agregar agua
destilada hasta que alcance los 3 cm. y calentar hasta
ebullicin.
Agitar durante un minuto, repetir la agitacin, hasta completar
cuatro agitaciones en un periodo de 10 minutos.
Decantar 10 minutos hasta que el lquido se aprecie
transparente.
Determinar en dos tubos de ensayo. Las sales solubles con los
respectivos reactivos qumicos. La presencia de cloruros se detecta
con unas gotas de nitrato de plata y los sulfatos con unas gotas de
cloruro de bario.
Repetir los pasos anteriores, hasta que no se detecte la
presencia de sales.
Todos los lquidos sobrenadantes se vacan a un matraz aforado y
se enrasa con agua destilada. Registrar el aforo como B.
Tomar una alcuota de un volumen entre 50 y 100 ml. De la muestra
previamente homogenizada en el matraz aforado, y registrar su
volumen como C.
Cristalizar la alcuota en el horno a una temperatura de 100C y
anotar la masa constante como D.
Clculos:
El porcentaje de sales solubles se calcula como:
Especificaciones Tcnicas:
AGREGADO GRUESO
Ensayo
Norma MTC
Requerimientos Altitud
de 3000 msnm
SALES SOLUBLES
MTC E 219
0.55% mx.
0.5% mx.
AGREGADO FINO
Ensayo
Norma MTC
Requerimientos Altitud
de 3000 msnm
SALES SOLUBLES
MTC E 219
0.5% mx.
0.5% mx.
G.- ENSAYO DE CBR:
El Ensayo CBR mide la resistencia al esfuerzo cortante de un
suelo y para poder evaluar la calidad del terreno. Se efecta bajo
condiciones controladas de humedad y densidad.
Este es uno de los parmetros necesarios obtenidos en los
estudios geotcnicos previos a la construccin.
Objetivos:
El objetivo del ensayo CBR es establecer una relacin entre el
comportamiento de los suelos principalmente como bases en los
pavimentos de carreteras, determinando la relacin entre el valor
del CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo.
Materiales:
Prensa similar a las usadas en ensayos de compresin, utilizada
para forzar la penetracin de un pistn en el espcimen.
Molde de metal cilndrico de 152.4 mm +0.66mm de dimetro interior
y de 177,8 +- 0.46 mm de altura, provista de un collar de metal
suplementario de 50.8 mm de altura y una placa de 9.53mm de
espesor.
Disco espaciador, de metal, de forma circular, para insertarlo
como fondo falso en el molde cilndrico durante la compactacin.
Pisn de compactacin
Aparato medidor de expansin, conformado por una placa de metal
perforada, por cada molde y un trpode para sostener la placa.
Pesas, uno o dos pesas anulares de metal, que tengan una masa de
4.54 Kg. +-0,02kg y pesas ranuradas de metal, cada una con masas de
2, 27 Kg. +- 0.02kg.
Pistn de penetracin, metlico y con una seccin transversal
circular de 19.35 cm2.
Tanque con la capacidad necesaria para la inmersin de los moldes
en agua.
Horno
Balanzas
Tamices
Otros
Muestra:
Se utiliza para el ensayo, aquella muestra que representa ms del
75 % de la muestra total y pasa por el tamiz .De la muestra se
extrae la cantidad necesaria para el apisonado ms unos 5 kg por
cada molde de CBR.
Se determina la humedad ptima y la densidad mxima por medio del
ensayo de compactacin elegido. Se compacta un nmero suficiente de
especmenes con variacin en su contenido de agua, con el fin de
establecer definitivamente la humedad ptima y el peso unitario
mximo. Dichos especmenes se preparan con diferentes energas de
compactacin.
Se determina la humedad natural del suelo mediante secado en
estufa, segn la norma MTC E 108.
Se le aade la cantidad de agua que le falte para alcanzar la
humedad fijada para el ensayo.
Procedimiento:
Elaboracin de especmenes:
1. Se pesa el molde con su base, se coloca el collar y el disco
espaciador y, sobre este, un disco de papel filtro grueso del mismo
dimetro.
1. Se compacta el espcimen en su interior, aplicando un sistema
dinmico de compactacin, pero utilizando en cada molde la promocin
de agua y la energa necesarias para que el suelo quede con la
humedad y densidad deseadas.
1. Se quita el collar y se enrasa el espcimen por medio de un
enrasador o cuchillo de hoja resistente y bien recta.
1. Se desmonta el molde y se vuelve a montar invertido, sin
disco espaciador, colocando un papel filtro entre el molde y la
base. Se pesa.
Inmersin:
1. Se coloca sobre la superficie de la muestra invertida la
placa perforada con vstago, y, sobre esta, los anillos necesarios
para completar una sobrecarga.
1. Se toma la primera lectura para medir el hinchamiento
colocando el trpode de medida con sus patas sobre los bordes del
molde, haciendo coincidir el vstago del dial con el de la placa
perforada.
1. Se anota su lectura, el da y la hora.
1. Se sumerge el molde en el tanque con la sobrecarga colocada
dejando libre acceso al agua por la parte inferior y superior de la
muestra.
1. Se mantiene la probeta en estas condiciones durante 96 horas
(4dias).
1. Al final se vuelve a leer el deformmetro para medir el
hinchamiento. La expansin se calcula como un porcentaje de la
altura del espcimen.
1. Despus del periodo de inmersin se deja escurrir el molde
durante 15 minutos en su posicin normal y a continuacin se retira
la sobrecarga y la placa perforada.
1. Se pesa y se procede al ensayo de penetracin.
Penetracin
1. Se aplica una sobrecarga que sea suficiente, para producir
una intensidad de carga igual al peso del pavimento (con 2.27 Kg.
de aproximacin), pero no menor de 4.54 Kg. (10 lb.).
1. Se monta el dial medidor de manera que se pueda medir la
penetracin del pistn y se aplica una carga de 50N (5 Kg.) para que
el pistn asiente.
1. Se sitan en cero las agujas de los diales medidores, el del
anillo dinamometrito, u otro dispositivo para medir la carga, y el
de control de la penetracin.
1. Se aplica la carga sobre el pistn de penetracin mediante el
gato o mecanismo correspondiente de la prensa, con una velocidad de
penetracin uniforme de 1.27 mm. (0.05) por minuto. Las prensas
manuales no preparadas para trabajar a esta velocidad de forma
automtica se controlaran mediante el deformmetro de penetracin y un
cronometro. Se anotan las lecturas de la carga para las siguientes
penetraciones:
* Estas lecturas se hacen si se desea definir la forma de la
curva, pero no son indispensables.
1. Finalmente, se desmonta el molde y se toma de su parte
superior, en la zona prxima a donde se hizo la penetracin, una
muestra para determinar su humedad.
Clculos:
Humedad de compactacin: El tanto por ciento de agua que hay que
aadir al suelo con su humedad natural para que alcance la humedad
prefijada, se calcula como sigue:
% de agua a aadir = (H-h/100+ h)x 100
Donde:
H = humedad prefijada
h = humedad natural
Densidad o peso unitario: La densidad se calcula a partir del
peso del suelo antes de sumergirlo y de su humedad, de la misma
forma que en los mtodos de ensayo citados. Proctor normal o
modificado, para obtener la densidad mxima y la humedad ptima.
Agua absorbida:
1. Diferencia entre las humedades antes de la inmersin y despus
de sta.
1. Utilizando la humedad de la muestra total contenida en el
molde. Se calcula a partir del peso seco de la muestra (calculado)
y el peso hmedo antes y despus de la inmersin.
Presin de penetracin: se calcula la presin aplicada por el
penetr metro y se dibuja la curva para obtener las presiones reales
de penetracin a partir de los datos de prueba; el punto cero de la
curva se ajusta para corregir las irregularidades de la superficie,
que afectan la forma inicial de la curva.
Expansin: la expansin se calcula por la diferencia entre las
lecturas del deformmetro antes y despus de la inmersin. Este valor
se refiere en tanto por ciento con respecto a la altura de la
muestra en el molde, que es de 127 mm. (5).
Es decir:
% Expansin = (L2 L1) x (100/127)
Siendo L1 = lectura inicial en mm.
L2 = lectura final en mm.
Valor de la relacin de soporte (ndice resistente CBR): Se llama
valor de la relacin de soporte (ndice CBR), al tanto por ciento de
la presin ejercida por el pistn sobre el suelo, para una penetracin
determinada, en relacin con la presin
correspondiente a la misma penetracin en una muestra patrn. Las
caractersticas de la muestra patrn son las siguientes:
H.- ENSAYO DE PARTICULAS FRACTURADAS
Objetivos:
Describir el procedimiento para determinar el porcentaje en
peso, del material que presente una o ms caras fracturadas.
Materiales y equipos:
Balanza de 5 Kg. de capacidad.
Tamices de 1,1 ,3/4, ,3/4
Cuarteador
Esptula
Muestra:
La muestra para el ensayo debe ser obtenida por cuarteo y
sometida al ensayo de granulometra.
Separar la muestra comprendida entre 37.5mm (1 ) y 9.5 mm (3/8),
el resto ser descartado.
El peso total de la muestra depender del tamao del agregado:
Tamao del Agregado
Peso en g
37.5 a 25 mm (1 a 1)
2000
25.4 a 19 mm (1 a 1)
1500
19 a 12.5 mm (1 a 1)
1200
12.5 a 9.5 mm (1 a 1)
300
Procedimiento:
Extender la muestra sobre un rea grande, e inspeccionar cada
partcula.
Preparar tres recipientes: separar con una esptula, las
partculas redondeadas y las que tengan una o ms fracturas. Una
partcula se considera fracturada cuando ms del 25 % del rea de la
partcula aparece fracturada.
Pesar los dos recipientes con las partculas fracturadas y anotar
los valores.
Clculos:
Anotar en la columna el peso exacto de la muestra tomada para el
ensayo.
En la columna B anotar el peso del material con una cara
fracturada para cada tamao.
La columna C representa el porcentaje del material con una cara
fracturada para cada tamao.
Registrar en la columna D los valores correspondientes del
anlisis granulomtrico.
Calcular la columna E=CxD y sumar los valores de cada columna.
El porcentaje de caras fracturadas se obtiene con la siguiente
ecuacin, con una aproximacin de 1%
Especificaciones Tcnicas:
I.- ENSAYO DE PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS:
Se define como ndice de aplanamiento de una fraccin de agregado,
el porcentaje en peso de las partculas
Se define el ndice de alargamiento de una fraccin de agregado,
el porcentaje en peso de las partculas que la forman, cuya dimensin
mnima es menor a 3/5 de la dimensin media de la fraccin.
Objetivo del ensayo:
Describir el procedimiento que se debe seguir para determinar
los ndices de alargamiento y aplanamiento de los agregados a
emplearse en la construccin de carreteras.
Materiales y Equipos:
Dos calibradores, uno de espesores y el otro de longitudes.
Tamices
Balanza
Otros
Muestra:
1.1. Se cuartea la muestra total, luego se procede a realizar el
anlisis granulomtrico y se vuelve a cuartear.
1.2. Las fracciones del agregado que sean menores del 5 % de la
muestra total, no se incluyen en el ensayo.
1.3. De cada fraccin del agregado cuyo porcentaje en la muestra
este entre 5 y 15 %, se tomara como mnimo 100 partculas,
determinando su peso Pi.
1.4. De cada fraccin del agregado cuyo porcentaje en la muestra
sea superior al 15 %, se tomara como mnimo 200 partculas,
determinando su peso Pi.
Procedimiento:
2.1. Para separar el material de forma aplanada de cada una de
las fracciones de ensayo, se les hace pasar por el calibrador de
aplanamiento.
2.2. La cantidad total de partculas de cada fraccin que pasa por
la ranura correspondiente se pesa (P), con aproximacin al 0.1 % del
peso de la muestra.
2.3. Para separar el material de forma alargada de cada una de
las fracciones de ensayo, se les hace pasar por el calibrador de
alargamiento.
2.4. La cantidad total de partculas de cada fraccin que pasa por
la ranura correspondiente se pesa (Pai), con aproximacin al 0.1 %
del peso de la muestra.
Clculos:
3.1. El ndice de aplanamiento se mide en tanto por ciento, como
la relacin que existe entre el peso de las partculas Pi, retenidas
entre las barras y el peso inicial de dicha fraccin.
3.2. El ndice de alargamiento se mide en tanto por ciento, como
la relacin que existe entre el peso de las partculas Pi, que pasa
por las ranuras y el peso inicial de dicha fraccin.
Los valores obtenidos se redondean al entero ms prximo.
Especificaciones Tcnicas:
Ensayo
Norma MTC
Requerimientos Altitud
de 3000 msnm
PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS
MTC E 221
15% mx.
15% mx.
La relacin ha emplearse para la determinacin es: 1/3
(espesor/longitud)
J.-ENSAYO DE COMPACTACION
La compactacin de suelos en general es el mtodo ms barato de
estabilizacin disponible. La estabilizacin de suelos consiste en el
mejoramiento de las propiedades fsicas indeseables del suelo para
obtener una estructura, resistencia al corte y relacin de vacos,
deseables. Existen muchos mtodos para estabilizar suelos utilizando
materia qumica como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y
compuestos de cido fosfrico, pero estos mtodos usualmente son ms
costosos y pueden utilizar mtodos de compactacin adicionalmente a
las mezclas, pues al incorporar el material qumico en la masa de
suelo se produce una gran perturbacin de su estructura.
Procedimiento:
Para realizar el ensayo de compactacin se realiza los pasos
siguientes:
1. Primero se desmenuza los terrones con ayuda del mortero y su
mango.
2. Tamizamos la muestra en el tamiz N
3. Teniendo ya la muestra se procede a determinar el porcentaje
de humedad del suelo para lo cual se toma una muestra
representativa y se lo hace secar con ayuda de un horno moviendo
constantemente para que el secado sea uniforme.
4. Para ver si la muestra est seca o no se coloca un pedazo de
vidrio sobre la muestra, si el vidrio se humedece con vapor querr
decir que aun hay humedad en el suelo se realizara este proceso
hasta que el vidrio quede seco sin vapor alguno.
5. Cuando ya se tiene el porcentaje de humedad se procede a
calcular el porcentaje de humedad a aumentar, mientras se prepara
la muestra de 3 kilos en una bandeja y re realiza un crter si vale
el trmino, para realizar una mezcla homognea.
1) Ya determinada la cantidad de agua, se procede a adicionarla
a la muestra uniformemente.
2) Se empieza a mezclar la muestra para llegar a humedad
homognea, Se desmenuzan los terrones formados por el suelo seco y
el agua aadida, El laboratorista ya observara cuando la humedad
este uniformemente distribuida, para proceder con el ensayo.
3) Teniendo ya la muestra de suelo con la humedad
correspondiente se procede a preparar los equipos, Martillo pistn y
molde a utilizarse en el ensayo de compactacin, en nuestro caso se
utilizara el molde de 4 pulgadas de dimetro. Se procede a hacer la
divisin de la muestra para ir colocndola en el molde tratando
uniformemente de colocar una capa y la otra.
Con ayuda del martillo se lo va acomodando primeramente la
muestra en el molde.
4) Se procede a compactar uniformemente las 5 capas del molde,
tratando de realizar los golpes continuos.
5) Una vez compactada la ultima capa esta debe exceder
ligeramente, el nivel del molde llegando hasta el anillo de
extensin, el exceso no deber ser mayor a 6 mm caso contrario
descartar la muestra. Tomar el peso del molde mas la muestra
compactada lo ms exacto posible.
6) Extraer suelo de la parte superior, media e inferior de la
muestra compactada, con el propsito de determinar la humedad de
compactacin.
7) Se pesa primeramente la tara vaca y despus con la muestra
compactada, tomando los datos adecuadamente, para la determinacin
de la humedad.
ANALISIS GRANULOMETRICO
Se realiza por tamizado y sedimentacin, de la realizacin de este
ensayo se obtiene la siguiente informacin:
- Distribucin granulomtrica del suelo analizado.
- Clasificacin de los suelos granulares.
- Se puede, en algunos casos, inferir su origen geolgico.
- Se pueden obtener parmetros como el dimetro efectivo,
coeficiente de uniformidad, y coeficiente de curvatura.
DETERMINACION DE LOS LIMITES DE ATTERBERG
Es junto con la granulometra uno de los ensayos ms comunes,
debido a la informacin que se obtiene del mismo y la posibilidad de
clasificar un suelo a partir de los datos obtenidos.El contenido de
agua o humedad lmite al que se produce el cambio de estado vara de
un suelo a otro. El mtodo usado para medir estos lmites se conoce
como mtodo de Atterberg y los contenidos de agua o humedad con los
cuales se producen los cambios de estados, se denominan lmites de
Atterberg (LL, LP, IP, LC).
CONTENIDO DE HUMEDAD
Es junto con el contenido de vacos, una de las caractersticas
fundamentales para explicar el comportamiento del suelo
(especialmente en aquellos de textura ms fina), como por ejemplo
cambios de volumen, cohesin, estabilidad mecnica. El mtodo
tradicional de determinacin de la humedad del suelo en laboratorio,
es por medio del secado a horno, la relacin (%) entre el peso agua
/ partculas slidas. Otros mtodos para determinar el contenido de
humedad: mtodo del alcohol metlico, mtodo del Speedy, y mtodo
nuclear.
DENSIDAD DEL SUELO
Existen diferentes normas para determinar las diferentes
densidades de un suelo, dependiendo el uso que se le vaya a dar a
las mismas. As podemos distinguir entre densidad aparente, densidad
seca, densidad relativa, densidad mxima y densidad mnima de suelos
granulares.
ENSAYO DE COLAPSABILIDAD
La colapsabilidad es la tendencia que puede tener un terreno a
reducir su volumen de forma rpida (colapso). Este fenmeno sucede en
determinados tipos de suelos, como son los de granulometra tipo
limo y los que pueden perder parte de sus componentes por lavado de
finos (rellenos) o por disolucin (yesos). El ensayo reproduce el
efecto de una saturacin sbita del terreno cuando est sometido a una
carga de magnitud prefijada. Se estudia en suelos naturales poco
consolidados, rellenos y terrenos con alto contenido de limos.
ENSAYO DE EXPANSIVIDAD
La expansividad es una caracterstica de determinados tipos de
arcillas, que se manifiesta con cambios de volumen al modificarse
las condiciones de humedad del terreno. Los cambios de volumen
pueden afectar de manera muy negativa a las estructuras de
pavimento, si estas no han sido diseadas para absorber estas
deformaciones del terreno o quedar al margen de sus efectos.
ENSAYO EDOMETRICO O DE CONSOLIDACION
Se entiende como consolidacin de un material la deformacin o
reduccin de tamao que sufre cuando es sometido a una carga. La
finalidad de este ensayo es determinar la velocidad y grado de
asentamiento que experimentar una muestra de suelo arcilloso
saturado al someterla a una serie de incrementos de presin o
carga.El fenmeno de consolidacin, seorigina debido a que si un
suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el
agua existente en los poros absorber parte de dicha carga puesto
que esta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo,
escurrir y el suelo ir absorbiendo esa carga paulatinamente.
ENSAYOS QUIMICOS
Ensayos destinados a determinar la agresividad del terreno con
las estructuras proyectadas en el mismo, especialmente a las
estructuras de hormign, como suelen ser las obras de drenaje.
Contenido en materia orgnica, Contenido en sulfatos solubles en
suelos, Acidez del suelo
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
Con este ensayo se obtienen dos parmetros del suelo, la cohesin
y ngulo de friccin interna. Se usa el aparato de corte directo, que
consiste en una caja de seccin cuadrada o circular dividida
horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra
de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga
vertical de confinamiento (esfuerzo normal) y luego una carga
horizontal (esfuerzo cortante) creciente que origina el
desplazamiento de la mitad mvil de la caja originando el corte de
la muestra.
ENSAYO TRIAXIAL
Es un ensayo que se emplea para determinar los principales
parmetros resistentes de un suelo, es decir, delimitar los estados
de tensiones principales posibles de los no posibles. El umbral que
separa ambos estados es una recta que viene definida por el ngulo
de rozamiento interno del suelo () y la cohesin (C).
Existen diferentes tipos de ensayos triaxiales que a continuacin
se describir brevemente:
Consolidado drenado (C.D.): se trata de confinar las 3 probetas
a presiones diferentes y a continuacin romper la muestra a travs
del pistn vertical. La rotura se realiza lentamente para corregir
cualquier variacin intersticial que pudiera inducir a la rotura con
la presin de agua del exterior.
Consolidado no Drenado (C.U.): se diferencia del anterior en que
una vez terminada la consolidacin se cierra el drenaje de agua
exterior. Esto permite conocer las tensiones efectivas en la
probeta en todo momento.
No Consolidad y No Drenado (U.U.): sirve para determinar la
resistencia de un suelo en condiciones de resistencia a corto
plazo. La densidad, la adherencia y unin entre partculas permanece
intactas independientemente del nivel de carga.
ENSAYO PROCTOR
El ensayo Prctor es un ensayo de compactacin de suelo que tiene
como finalidad obtener la humedad ptima de compactacin de un suelo
para una determinada energa de compactacin. La humedad ptima de
compactacin es aquella humedad (%de agua) para la cual la densidad
del suelo es mxima, es decir la cantidad de agua que hemos de aadir
a un suelo para poderlo compactar al mximo con una energa
concreta.
Existen dos tipos de ensayo prctor. La realizacin de un tipo u
otro deber estara de acorde con el material y el equipo de
compactacin que se utilizar en obra.
DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE CBR DEL SUELO
El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un pistn de
dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una
muestra de suelo, compactada segn su prctor, formada por tres
probetas (generalmente compactada a 15, 30 y 60 golpes/capa),
despus de haberla sumergido en agua durante cuatro dasy de haber
medido su hinchamiento. El hecho de sumergir la muestra se debe a
que as podemos prever la hipottica situacin de acumulacin de
humedad en el suelo despus de la construccin.
DETERMINACION DE LA DENSIDAD IN SITU
Mtodo del cono de arena: Es un mtodo en desuso, pero que debe
utilizarse como calibracin de otros mtodos. Representa una forma
indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello,
una arena estandarizada compuesta por arena silcea normalizada.
Mtodo con densmetro nuclear: La determinacin de la densidad y
humedad a travs de este mtodo, est basada en la interaccin de los
rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones
de las rbitas exteriores de los tomos del suelo, la cual es captada
por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente
emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir.
DESGASTE LOS NGELES
Este ensayo pretende determinar la resistencia al desgaste de
los gruesos que forman un suelo. Para poderlo realizar
necesitaremos 2,5-3 kg de muestra de tamao comprendido entre los
tamices 10 y 2,5, y 2,5-3 kg de tamao comprendido entre 12,5 y 15,
cantidades que normalmente tomamos del sobrante de muestra. Una vez
tenemos las cantidades de muestra adecuadas las pesamos y a
continuacin las pasamos por separado por la centrifugadora de bolas
de acero, sometiendo primero a 500 revoluciones a la muestra entre
el 10 y el 12,5, y luego a otras 500 revoluciones a la muestra de
entre 12,5 y 15. Esta centrifugadora desgasta las muestras de forma
que en funcin de su dureza o resistencia, estas se desgastaran ms o
menos. Una vez desgastadas y lavadas, volvemos a pesar las
muestras, y la diferencia de peso inicial y final nos dar la
cantidad de muestra que se ha perdido lo que nos indicar el
desgaste de estos materiales.
EQUIVALENTE DE ARENA
El equivalente de arena (EA) se define como el cociente
multiplicado por 100 de la altura de la parte arenosa sedimentaria
y de la altura total de finos floculados depositados en una
probeta. Para realizar este ensayo necesitaremos dos porciones de
muestra de unos 120 gr cada una que pase por el tamiz 5. Hay que
decir que como trabajamos con dos muestras, las diferentes
operaciones que realizamos las hacemos con una diferencia de 2 o 3
minutos entre la primera y la segunda muestra. Cada una de estas
muestras se sita en una probeta en la cual previamente hemos aadido
solucin desfloculante. Una vez hemos introducido la muestra en las
probetas y hemos eliminado las burbujas que se hayan formado al
verter el suelo dejamos reposar cada probeta 10 minutos. Despus
tapamos la probeta y la agitamos mantenindola horizontal haciendo
unos 90 ciclos en unos 30 segundos. A continuacin tomamos la
probeta y con una barilla acanalada introducimos ms lquido
desfloculante por el fondo de la muestra por tal de poner en
suspensin las partculas ms finas. Despus dejamos reposar cada
probeta 20 minutos y medimos en cada una la altura (respecto a la
base) a la que llegan los finos y tambin la altura a la que llegan
los gruesos. Para obtener el valor del equivalente de arena
dividimos para cada probeta la altura de los gruesos entre la
altura de los finos y lo multiplicamos por 100 de manera que
obtenemos un valor para cada probeta, y para que el ensayo
resultante se considere vlido el resultado obtenido para cada
probeta no puede diferir en ms del 2%.
CBR
El ensayo CBR (California Bearing Ratio) mide la carga necesaria
para penetrar un pistn de dimensiones determinadas a una velocidad
previamente fijada en una muestra compactada de suelo despus de
haberla sumergido en agua durante cuatro das y de haber medido su
hinchamiento. El hecho de sumergir la muestra se debe a que as
podemos prever la hipottica situacin de acumulacin de humedad en el
suelo despus de la construccin. Por tanto despus de haber
compactado el suelo y de haberlo sumergido, lo penetramos con un
pistn el cual va conectado a un pequeo "plotter" que nos genera una
grfica donde se nos representa la carga respecto la profundidad a
la que ha penetrado el pistn dentro de la muestra. Esta grfica
suele ser una curva con el tramo inicial recto y el tramo final
cncavo hacia abajo (si el tramo inicial no es recto se corrige).
Una vez tenemos la grfica miramos los valores de la carga que
soportaba el suelo cuando el pistn se haba hundido 2.5 mm y 5mm y
los expresamos en tanto por ciento, tomando como ndice CBR el mayor
de los porcentajes calculados.
COMPACTACIN
La compactacin de suelos en general es el mtodo ms barato de
estabilizacin disponible. La estabilizacin de suelos consiste en el
mejoramiento de las propiedades fsicas indeseables del suelo para
obtener una estructura, resistencia al corte y relacin de vacos,
deseables. Existen muchos mtodos para estabilizar suelos utilizando
materia qumica como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y
compuestos de cido fosfrico, pero estos mtodos usualmente son ms
costosos y pueden utilizar mtodos de compactacin adicionalmente a
las mezclas, pues al incorporar el material qumico en la masa de
suelo se produce una gran perturbacin de su estructura.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL (lo analizaremos con un ejemplo).
Para realizar el ensayo de compactacin se realiza los pasos
siguientes: Primero se desmenuza los terrones con ayuda del mortero
y su mango. Tamizamos la muestra en el tamiz y el N 4 Por tratarse
de un suelo sumamente fino se realizara el ensayo T-99 Llegamos a
la conclusin que se realizar el ensayo en el de 4. Tomamos los 3000
gr. de muestra. Luego mezclamos la muestra con agua en principio
con un 8% dependiendo del porcentaje que llego al Lp. Se mezcla
bien y se realiza el primer ensayo, compactando 3 capas con 25
golpes por capa. Despus de compactar se procede al enrase de la
muestra y su posterior pesaje. Luego se extrae 5 gr. de la muestra
de cada lado del molde, pesando dichas muestras hmedas y colocamos
al horno durante 24 hrs. Este proceso se realiza 5 veces, con la
nica diferencia de que cada experiencia se aumenta de 2.5 % a 3% la
humedad por ser un suelo fino. Se peso el molde sin espaciador ni
corona.OBTENCIN Y CLCULO DE DATOS.Datos del Molde:Altura..........
11.50 cm.Dimetro........ 4CONCLUSIONES.En el presente ensayo se
obtuvo los siguientes resultados:Contenido de humedad optima......
15.8 %Densidad seca mxima............. 1.57 [gr/cc]Podemos concluir
que nuestro ensayo fue regular.
GRANULOMETRA
Tambin conocido como anlisis mecnico del suelo, este mtodo
consiste en la determinacin del rango del tamao de partculas
presentes en un suelo, expresado como un porcentaje del peso (o
masa) seco total. Se usan generalmente 2 mtodos para encontrar la
distribucin del tamao de las partculas del suelo: 1) anlisis por
cribado, para tamaos de partculas mayores de 0.075mm. de dimetro, y
2) anlisis hidromtrico, para tamaos de partculas menores de
0.075mm. de dimetro. Se describen a continuacin los principios
bsicos de los anlisis por cribado o hidromtrico.
