joan sebastiÁn suÁrez valbuenaas... · asignatura “mecánica de suelos y laboratorio” y...

GUÍAS DE LABORATORIO DEL ÁREA DE SUELOS

JOAN SEBASTIÁN SUÁREZ VALBUENA

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2013

GUÍAS DE LABORATORIO DEL ÁREA DE SUELOS

JOAN SEBASTIÁN SUÁREZ VALBUENA

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil

Director ÁLVARO ENRIQUE RODRÍGUEZ PÁEZ

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2013

Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

Director de Investigación Ing. Álvaro Enrique Rodríguez Páez

______________________________________

Asesor Metodológico Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2013

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus agradecimientos a:

Su familia, porque gracias a su apoyo, pudo lograr esta meta tan anhelada.

La Universidad Católica de Colombia, Facultad de Ingeniería, por haberle

permitido ontener los conocimientos y formación necesaria para ser un excelente

profesional.

Álvaro Enrique Rodríguez Páez, Ingeniero Civil, quien con sus orientaciones logró

sacar lo mejor de mí para presentar un aporte para los futuros ingenieros.

Los compañeros de estudio, porque de ellos aprendió a tranbajar en equipo y

compatir experiencias enriquecedoras para su vida.

CONTENIDO

pág. INTRODUCCION 8

1. ANTECEDENTES 9

2. OBJETIVOS 10

2.1. GENERAL 10

2.2. ESPECÍFICOS 10

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11

4. MARCO DE REFERENCIA 12

5. GUIAS DE LABORATORIO 14

BIBLIOGRAFÍA 16

ANEXOS 18

LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Guía de laboratorio 18

8

INTRODUCCIÓN En el desarrollo de la vida académica se hace manifiesta la necesidad por la que

el estudiante desarrolle sus habilidades en actividades teórico-prácticas, con el

propósito de brindarle conocimientos más profundos durante el desarrollo de cada

una de las áreas de estudio, por este motivo el estudiante deberá realizar una

serie de prácticas de laboratorio que cumplirán con el propósito ya mencionado.

Una serie de dichas actividades teórico-prácticas (laboratorios), se lleva a cabo en

el área de suelos. Dicha área se compone por las asignaturas “Mecánica de

suelos y laboratorio”, “Geotecnia” y “Pavimentos y Laboratorio”, de las cuales

mecánica de suelos y pavimentos, contemplan en su programa de estudios el

desarrollo de laboratorios y de esta manera profundizar en cada conocimiento

visto en clase.

Debido a lo anterior se lleva a cabo la realización de las guías de laboratorio,

explicando de una manera clara y sencilla, el desarrollo y finalidad de cada una de

las prácticas de laboratorio que involucran las diferentes asignaturas del área de

suelos, mencionadas anteriormente y que requieren del desarrollo de laboratorios.

9

1. ANTECEDENTES

En la línea de Desarrollo Curricular, haciendo referencia al trabajo Guías de

Laboratorio de Ingeniería Civil, no se han desarrollado propuestas integrales que

abarque todos los laboratorios de este programa, sin embargo hubo un trabajo,

realizado por el Ingeniero Federico Rizzo Parra, en el área de aguas para los

laboratorios de Mecánica de Fluidos.

A pesar de esta iniciativa no ha existido ningún otro tipo de propuesta para suplir

esta necesidad en los laboratorios de Ingeniería Civil, en especial en el área de

suelos, la cual cuenta con el mayor número de prácticas de laboratorio a

desarrollar distribuidas de la siguiente manera, nueve (9) prácticas para la

asignatura “mecánica de suelos y laboratorio” y diecinueve (19) prácticas para la

asignatura “pavimentos y laboratorio”. Hasta el día de hoy los estudiantes, que

cursan estas asignaturas, en algunas ocasiones desarrollan los laboratorios y sus

informes sin tener muy claro los conceptos a aplicar.

10

2. OBJETIVOS

2.1 GENERAL

Realizar todas las guías de laboratorio para el desarrollo curricular del área de

suelos.

2.2 ESPECÍFICOS

• Recopilar información necesaria (listado de laboratorios, normatividad) para la

elaboración de las guías de laboratorio.

• Diseñar un formato óptimo, práctico y funcional, en el cual se explique de

manera clara en que consiste cada uno de los laboratorios a ejecutar.

• Elaborar dentro de dicho formato, la dirección para el estudiante acerca de lo

que debe tener en cuenta para el momento en que después de la práctica de

laboratorio, sepa que debe desarrollar para su informe.

11

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Existe la necesidad del desarrollo de laboratorios a lo largo de la formación

académica para un Ingeniero Civil? Para una excelente formación de un ingeniero

civil, si es necesario que se cuente con el desarrollo laboratorios, los cuales le

permitirán no solo comprender de manera teórica los conceptos vistos en cada

una de las áreas de la ingeniería, sino que de una manera un más practica

comprender como funciona dicho concepto, permitiéndole así tener un aprendizaje

más completo y en su vida profesional sabrá con más certeza como, cuando,

porque y para que desarrollar cada uno de los estudios técnicos antes de empezar

un proyecto.

Es por esto que dentro del programa de Ingeniería Civil de la Universidad Católica

de Colombia, se plantea como requisitos académicos, el desarrollo de prácticas de

laboratorios complementarias en las asignaturas que comprenden el área de

suelos. Dichas prácticas son explicadas por parte del laboratorista en el momento

que se va a realizar la práctica, pero el estudiante no cuenta con una guía que le

explique claramente el proceso a realizar en el laboratorio. Por esta razón se debe

elaborar para cada una de las practicas una guía que le explique de manera clara

al estudiante de que trata y cuáles son los requerimientos para la ejecución de los

laboratorios.

12

4. MARCO DE REFERENCIA

A lo largo de las asignaturas que hacen parte del área de suelos se llevaran a

cabo los siguientes laboratorios:

• Mecánica de suelos y laboratorio:

o Identificación de suelos y materiales

o Granulometría por tamizado

o Hidrómetro

o Peso específico y humedad

o Límites de consistencia (Liquido, Plástico y Consistencia)

o Permeabilidad

o Consolidación

o Corte directo

o Compresión encofinada.

• Pavimentos y laboratorio:

o Relación de densidad vs. humedad

o Densidad en el terreno

o CBR en laboratorio

o Caracterización de productos asfalticos-Peso específico cementos asfalticos

o Caracterización de productos asfalticos-Punto de llama e ignición

o Caracterización de productos asfalticos-Punto de ablandamiento (anillo y bola)

o Caracterización de productos asfalticos-Viscosidad Saybolt Furoll

o Caracterización de productos asfalticos-Ductilidad

o Caracterización de productos asfalticos-Penetración

o Caracterización agregados pétreos-Equivalente de arena

o Caracterización agregados pétreos-Determinación azul de metileno

13

o Caracterización agregados pétreos-Micro Deval

o Caracterización agregados pétreos-Solidez o ataque a los sulfatos

o Caracterización agregados pétreos-Caras fracturadas

o Caracterización agregados pétreos-Aplanamiento y alargamiento

o Diseño Marshall-Mezclas asfálticas

o Caracterización mezclas asfálticas-Densidad Bulk

o Caracterización mezclas asfálticas-Estabilidad y flujo.

14

5. GUÍAS DE LABORATORIO

Este capítulo contempla una introducción al desarrollo de las guías de laboratorio,

las cuales se realizaron tomando como punto de partida las especificaciones de

construcción que contemplan el total de la normativa INVIAS del año 2007, en

dicho conjunto de normas INVIAS se estipula lo necesario para la ejecución de

laboratorios.

Teniendo en cuenta lo anterior se elaboró un formato practico con los aspectos

necesarios que el estudiante requiere para comprender y de esa manera llevar a

cabo las prácticas de laboratorio para el área de suelos. Los aspectos que

contiene el formato elaborado para las guías de laboratorio son:

• Número y nombre de la práctica: este aspecto le dará al estudiante una

secuencia a seguir durante la ejecución de los laboratorios.

• Objetivos: este aspecto le permitirá al estudiante tener una visión de la

finalidad de la práctica.

• Aspecto teórico: por medio de este aspecto el estudiante podrá complementar

el conjunto de conceptos que se requiere para el desarrollo del laboratorio que son

explicados por el docente previamente.

• Listado de equipos: se le presenta al estudiante un cuadro donde se pueda no

solo encontrar el nombre del equipo, sino que además puede identificarlo de

manera visual.

• Aplicación a la ingeniería: en este punto se le enseñara al estudiante la

importancia que existe para la vida práctica y así lograr un mayor interés por parte

del estudiante en el desarrollo de la práctica.

15

• Procedimiento: en estudiante podrá encontrar un procedimiento práctico y

completo para el desarrollo de la práctica, sin obviar ningún paso estipulado por la

normatividad.

• Bibliografía: el estudiante podría, si es el caso, encontrar cualquier aspecto que

considere importante profundizar para un óptimo desarrollo de la práctica.

Para observar los formatos de las guías de laboratorio se puede consultar a

continuación el siguiente anexo titulado: “Guías de Laboratorio”

16

BIBLIOGRAFÍA

INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Análisis granulométrico de suelos por tamizado:

I.N.V. E - 123 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:

<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-

07/Normas/Norma INV E-123-07.pdf>. [Citado: 25, nov., 2013].

INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Compresión inconfinada en muestras de

suelos: I.N.V. E - 152 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:


07/Normas/Norma INV E-152-07.pdf>. [Citado: 18, oct., 2013].

INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación de suelos expansivos: I.N.V. E–

132–07. [En línea]. Disponible en Internet:



INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación del índice de colapso de un

suelo parcialmente saturado: I.N.V. E – 157 – 07. [En línea]. Disponible en

Internet:



INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación del límite líquido de los suelos:

I.N.V. E–125–07. [En línea]. Disponible en Internet:



INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación en laboratorio del contenido de

agua (humedad) del suelo, roca y mezclas de suelo-agregado: I.N.V. E–122–07.

17

[En línea]. Disponible en Internet:



INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Equivalente de arena de suelos y agregados

finos: I.N.V. E - 133 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:



INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Límite plástico e índice de plasticidad de

suelos: I.N.V. E - 126 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:


07/Normas/Norma INV E-126-07.pdf>. [Citado: 22, sep., 2013].

INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Relación de soporte del suelo en el laboratorio

(CBR de laboratorio): I.N.V. E - 148 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:

<http://www.structroad.com/files/pdfs/norma-inv-e-148-072129141847.pdf>.

[Citado: 12, nov., 2012].

JUÁREZ BADILLO, E. y RICO, A. Mecánica de suelos. 3 ed. México: U.N.A.M.,

1969. 2v.

RICO DEL CASTILLO, Alfonso. La ingeniería de suelos en la vías terrestres.

México: Limusa, 1974. 2v.

GUÍAS DE LABORATORIO PARA EL ÁREA DE SUELOS

Universidad Católica de Colombia

Bogotá, D. C.

2013

________________________________________________________________________________________

PROTOCOLO

Hoy en día, más que cualquier otro momento en la historia, debido a la evolución de cada una de las

necesidades de la humanidad la ingeniera civil se ha visto desafiada por satisfacer cada una de ellas,

llevando a cabo construcciones a pequeña, mediana y gran escala; desafíos que ponen a prueba el ingenio

del hombre para enfrentarse a retos que vienen de la mano con esas necesidades, retos como por ejemplo

logísticos, intelectuales, culturales y el más importante de todos un reto frente a la naturaleza.

En el transcurrir de la historia la ingeniería civil ha sido catalogada como “el depredador de la naturaleza” ya

que cada obra civil construida en el paso del tiempo ha tenido que ver con el ataque y destrucción de la

naturaleza; acción que trae como consecuencia una reacción de la misma para recuperar lo que es suyo y el

ser humano ha tenido que aprender esto de una manera difícil. Hoy en día el reto ya no está en destruir y/o

atacar a la naturaleza, sino en poder interactuar con ella al momento de ejecutar cualquier tipo de obra civil.

Teniendo en cuenta lo anterior el ingeniero civil, toma decisión de evaluar cada uno de los aspectos

naturales antes de llevar a cabo una obra civil. Uno de ellos es el suelo ya que es el factor que determina

cómo debe iniciarse la construcción de dicha obra civil. Es por esto que se han desarrollado y

complementado técnicas para evaluar los comportamientos que puede tener el suelo a la hora de

intervenirlos.

Al ser este uno de los factores más importantes que determinan el punto de partida de cualquier obra civil,

es importante que durante la formación académica a cada ingeniero civil se le enseñe cada una de las

condiciones y formas de reaccionar más importantes que posee el suelo frente a distintas situaciones a las

que puede estar expuesto.

Pensando en esto y con el ánimo de que el estudiante y futuro ingeniero, conozca más a fondo cada una de

dichas condiciones se deben desarrollar, dentro del desarrollo de su carrera, prácticas de laboratorio donde

el estudiante aprenderá a interpretar datos que se convierten en el lenguaje que se ha creado para poder

interactuar y entender lo que el suelo puede “expresar” si se quiere intervenir para la construcción de una

obra civil.

En el desarrollo de esta cartilla se plantean algunos de los aspectos más importantes, de los que se hablaban

anteriormente, aspectos que se desarrollaran mediante ensayos y/o prácticas de laboratorio. Con la ayuda

de estas prácticas el futuro ingeniero de la Universidad Católica de Colombia, podrá tener una formación

más completa para el ejercicio de su profesión.

________________________________________________________________________________________

CONTENIDO Protocolo ............................................................................................................................................................ 2

MECANICA DE SUELOS Y LABORATORIO .......................................................................................................... 10

Práctica N° 1 ..................................................................................................................................................... 11

Descripción e Identificación de Suelos. ........................................................................................................ 11

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 11

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 11

3. Equipos............................................................................................................................................ 12

4. Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 12

5. Procedimiento ................................................................................................................................. 13

Práctica N° 2 ..................................................................................................................................................... 19

Granulometría por Tamizado ....................................................................................................................... 19

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 19

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 19

3. Equipos............................................................................................................................................ 21


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 22

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 23

Práctica N° 3 ..................................................................................................................................................... 26

Análisis Granulométrico por Hidrómetro ..................................................................................................... 26

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 26

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 26

3. Equipos............................................................................................................................................ 27

Aparato Mezclador ................................................................................................................................... 29


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 30

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 31

Práctica N° 4 ..................................................................................................................................................... 34

Peso Específico y Humedad .......................................................................................................................... 34

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 34

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 34

3. Equipos............................................................................................................................................ 34

________________________________________________________________________________________ 4. Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 36

5. Procedimiento ................................................................................................................................. 36

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 38

Práctica N° 5 ..................................................................................................................................................... 42

Límites de Consistencia (limite plástico y limite líquido) .............................................................................. 42

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 42

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 42

3. Equipos............................................................................................................................................ 42


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 44

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 46

Práctica N° 6 ..................................................................................................................................................... 50

Permeabilidad .............................................................................................................................................. 50

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 50

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 50

3. Equipos............................................................................................................................................ 50


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 52

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 52

Práctica N° 7 ..................................................................................................................................................... 55

Consolidación unidimensional de los suelos. ............................................................................................... 55

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 55

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 55

3. Equipos............................................................................................................................................ 55


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 57

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 58

Práctica N° 8 ..................................................................................................................................................... 64

Corte directo. ................................................................................................................................................ 64

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 64

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 64

3. Equipos............................................................................................................................................ 64


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 66

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 67

Práctica N° 8 ..................................................................................................................................................... 70

Corte directo. ................................................................................................................................................ 70

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 70

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 70

3. Equipos............................................................................................................................................ 70


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 72

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 73

Práctica N° 9 ..................................................................................................................................................... 76

Compresión inconfinada............................................................................................................................... 76

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 76

2. Equipos............................................................................................................................................ 76


4. Procedimiento ................................................................................................................................. 77

5. Bibliografía ...................................................................................................................................... 78

PAVIMENTOS Y LABORATORIO ......................................................................................................................... 81

Práctica N° 1 ..................................................................................................................................................... 82

Ensayo Modificado de Compactación .......................................................................................................... 82

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 82

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 82

3. Equipos............................................................................................................................................ 82


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 84

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 86

Práctica N° 2 ..................................................................................................................................................... 89

Densidad en terreno (método cono de arena) ............................................................................................. 89

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 89

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 89

3. Equipos............................................................................................................................................ 89


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 91

6. Bibliografía ...................................................................................................................................... 93

Práctica N° 3 ..................................................................................................................................................... 96

CBR en laboratorio ....................................................................................................................................... 96

1. Objetivos ......................................................................................................................................... 96

2. Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 96

3. Equipos............................................................................................................................................ 96


5. Procedimiento ................................................................................................................................. 98

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 100

Práctica N° 4 ................................................................................................................................................... 105

Punto de llama e ignición ........................................................................................................................... 105

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 105

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 105

3. Equipos.......................................................................................................................................... 105

4. Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 106

5. Procedimiento ............................................................................................................................... 106

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 108

Práctica N° 5 ................................................................................................................................................... 111

Punto de ablandamiento (anillo y bola) ..................................................................................................... 111

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 111

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 111

3. Equipos.......................................................................................................................................... 111


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 112

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 112

Práctica N° 6 ................................................................................................................................................... 114

Viscosidad de asfaltos (Saybolt Furol) ........................................................................................................ 114

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 114

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 114

3. Equipos.......................................................................................................................................... 114

________________________________________________________________________________________ 4. Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 115

5. Procedimiento ............................................................................................................................... 115

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 117

Práctica N° 7 ................................................................................................................................................... 120

Ductilidad ................................................................................................................................................... 120

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 120

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 120

3. Equipos.......................................................................................................................................... 120


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 121

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 122

Práctica N° 8 ................................................................................................................................................... 125

Penetración ................................................................................................................................................ 125

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 125

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 125

3. Equipos.......................................................................................................................................... 125


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 126

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 127

Práctica N° 9 ................................................................................................................................................... 130

Equivalente de arena de suelos y agregados finos ..................................................................................... 130

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 130

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 130

3. Equipos.......................................................................................................................................... 130


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 132

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 133

Práctica N° 10 ................................................................................................................................................. 136

Determinación de azul de metileno ........................................................................................................... 136

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 136

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 136

3. Equipos.......................................................................................................................................... 136


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 137

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 138

Práctica N° 11 ................................................................................................................................................. 141

Determinación de desgaste por abrasión por medio del aparato de micro deval ..................................... 141

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 141

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 141

3. Equipos.......................................................................................................................................... 141


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 142

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 143

Práctica N° 12 ................................................................................................................................................. 146

Porcentaje de caras fracturadas ................................................................................................................. 146

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 146

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 146

3. Equipos.......................................................................................................................................... 146


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 147

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 148

Práctica N° 13 ................................................................................................................................................. 151

Índice de aplanamiento y alargamiento ..................................................................................................... 151

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 151

2. Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 151

3. Equipos.......................................................................................................................................... 151


5. Procedimiento ............................................................................................................................... 152

6. Bibliografía .................................................................................................................................... 153

Práctica N° 14 ................................................................................................................................................. 156

Diseño Marshall .......................................................................................................................................... 156

(incluye ensayos: densidad bulk, estabilidad y flujo y análisis de vacíos) .............................................. 156

1. Objetivos ....................................................................................................................................... 156

2. Equipos.......................................................................................................................................... 156


4. Procedimiento y cálculos .............................................................................................................. 158

5. Bibliografía .................................................................................................................................... 162

________________________________________________________________________________________

MECANICA DE SUELOS Y LABORATORIO

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 1

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS .

1. OBJETIVO S

Lograr que el estudiante por medio de esta práctica logre identificar un tipo de suelo mediante ensayos visuales y ensayos manuales.

2. AS PECTO TEÓRI CO

2.1 Para fracciones retenidas en el tamiz de 75 mm (3”), se sugieren las siguientes definiciones:

Fragmentos: Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada 300 mm (12”).

Guijarros: Partículas de roca que si pasan una malla con abertura cuadrada 300 mm (12”) y quedan retenidas en un tamiz de 75 mm (3”).

2.2 Grava: Partículas de roca que pasan un tamiz de 75 mm (3”) y quedan retenidas sobre un tamiz de 4,75 mm (No 4) con las siguientes subdivisiones: 2.2.1 Gruesa: Pasa de tamiz de 75 mm (3”) y queda retenido sobre tamiz de 19 mm (3/4”). 2.2.2 Fina: Pasa de tamiz de 19 mm (3/4”) y queda retenido sobre tamiz de 4,75 mm (No 4).

2.3 Arena: Particulas de roca que pasan un tamiz de 4,75 mm (No 4) y quedan retenidas sobre

tamiz de 75µm (No 200) con las subdivisiones siguientes: 2.3.1 Gruesa: Pasa tamiz de 4.75 mm (No.4) y queda retenida sobre tamiz de 2mm (No.10). 2.3.2 Media: Pasa tamiz de 2 mm (No 10) y queda retenida sobre tamiz de 425 µm (No 40). 2.3.3 Fina: Pasa tamiz de 425 µm (No 40) y queda retenida sobre tamiz de 75µm (No 200).

2.4 Arcilla: Suelo que pasa tamiz de 75 μm (No.200); el cual puede mostrar la plasticidad

(consistencia como de masilla) dentro de un cierto intervalo de humedad, pero que muestra considerable resistencia cuando se seca al aire. Para su clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con un índice de plasticidad igual o mayor que 4, para el cual la coordenada que representa el índice plástico contra el límite líquido en la carta de plasticidad cae por encima de la línea "A".

2.5 Limo: Suelo que pasa tamiz de 75 μm (No.200), ligeramente plástico o no plástico y que exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, un limo es un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con índice plástico menor que 4, para el cual la coordenada que representa el índice plástico contra el límite líquido cae por debajo de la línea "A", en la carta de plasticidad.

________________________________________________________________________________________

2.6 Arcilla orgánica: Una arcilla con suficiente contenido orgánico como para influir en las propiedades del suelo. Por clasificación, una arcilla orgánica es un suelo que sería clasificado como arcilla, excepto que el valor de su límite líquido después de secada en el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarlo.

2.7 Limo orgánico: Un limo con suficiente contenido orgánico como para influir en las propiedades del suelo. Por clasificación, un limo orgánico es un suelo que sería clasificado como limo, excepto que su valor de límite líquido después de secarse en el horno es menor que el 75 % de dicho valor antes de secarlo.

2.8 Turba: Un suelo primordialmente de textura vegetal en estados variables de descomposición, usualmente con olor orgánico, color entre carmelita oscuro y negro, consistencia esponjosa, y contextura que varía desde fibrosa hasta amorfa.

3. EQUIPO S

Equipos

Diagrama Equipo

Navaja de bolsillo o espátula pequeña

Tubo de ensayo con tapón

Lupa de mano pequeña

4. AP LI CACIÓN A LA IN GEN IERÍA

Esta prueba provee la información básica para la descripción de un suelo y ayudar a la evaluación de propiedades significativas a fines de ingeniería. Por otro lado, este tipo de información descriptiva se usa para poder complementar clasificación del suelo verificada mediante pruebas convencionales de laboratorio.

________________________________________________________________________________________

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Identificación suelos finos:

Para la resistencia seca se escoge una muestra representativa del material que se va a examinar. Luego se remueven las partículas mayores que el tamiz de No.40 (arena mediana y más gruesa), hasta disponer de una muestra equivalente a una manotada de material.

Se escoge de la muestra material suficiente para moldear una esfera de alrededor de 25 mm de diámetro, moldeándola hasta que tenga la consistencia de una masilla, agregando agua si fuere necesario.

Del material moldeado, se elaboran al menos 3 especímenes. Un espécimen para el ensayo consistirá en una esfera de material de 12.5 mm de diámetro aproximadamente. Permítase que los especímenes de ensayo se sequen al aire, al sol o por medios artificiales, siempre que la temperatura no exceda de 60°C.

Se ensaya la resistencia de las bolitas o los terrones apretándolos entre los dedos. Se anota su resistencia como nula, baja, mediana, alta, o muy alta, de acuerdo con los criterios de la Tabla 8. Si se usan terrones naturales secos, se deben desechar los resultados de los que contengan partículas de arena gruesa.

Ahora para la dilatancia, se escoge suficiente material para moldear una esfera de aproximadamente 12.5mm, de diámetro, se moldea y agrega agua, si fuere necesario, hasta que el suelo adquiera consistencia blanda pero no pegajosa.

Con una navaja o una pequeña espátula se aplana la esfera de suelo así formada en la palma de una de las manos; se agita horizontalmente golpeándola contra la otra mano varias veces. Nótese la reacción cuando aparezca el agua en la superficie del suelo, el cual mostrará una consistencia gelatinosa y de aspecto brillante. Se exprime la muestra cerrando la mano o apretándola entre los dedos y se anota la reacción como nula, lenta, o rápida de acuerdo con los criterios de la Tabla 9. La reacción es la velocidad con la cual aparece el agua mientras se sacude y desaparece cuando se aprieta.

Para la tenacidad, la muestra se conformará en una pastilla alargada y se enrollará con la mano sobre una superficie lisa o entre las palmas de las manos hasta formar rollos de cerca de 3 mm de diámetro. (Si la muestra está muy húmeda para hacer fácilmente los rollos, se extiende en una capa delgada para que pierda agua por evaporación). Se desharán luego los rollitos formados y se volverán a enrollar repetidamente hasta que se desmoronen a un diámetro de 3 mm. Cuando el rollo se desmorona a este diámetro, el suelo está cerca del límite plástico. Se anotará la presión requerida para formar los rollitos cerca del límite plástico así como su resistencia. Después de que el rollito se desmorone, deberán juntarse los terroncitos que quedan y amasarlos hasta que se desmoronen y se anotará entonces la tenacidad del material durante el amasado.

Describir la tenacidad de terrones y rollitos como baja, mediana o alta, de acuerdo con los criterios de la Tabla 10.

Para identificar suelos orgánicos, Se identificará el suelo como orgánico OL/OH, cuando contiene suficientes partículas orgánicas como para que influyan sobre las propiedades del mismo. Los suelos orgánicos generalmente tienen color de carmelita oscuro a negro y pueden tener olor orgánico. A menudo los suelos orgánicos cambian de color, por ejemplo de negro a carmelita cuando se exponen al aire. Algunos suelos orgánicos aclaran notablemente su color cuando se secan al aire. Los suelos orgánicos no tendrán tenacidad ni plasticidad alta y los rollitos para el ensayo de tenacidad serán esponjosos.

En algunos casos, con práctica y experiencia, puede ser posible identificar más ampliamente suelos orgánicos como limos o como arcillas orgánicas, OL, u OH, y pueden correlacionarse la dilatancia, la

________________________________________________________________________________________ resistencia seca y la tenacidad con los ensayos de laboratorio, para identificarlos en algunos depósitos de materiales de origen geológico conocido.

Si se estima que el suelo tiene 15 a 25% de arena o grava, o ambas, la palabra “con arena” o “con grava” (la que sea más predominante) debe ser adicionada al nombre del grupo. Por ejemplo: “arcilla pobre con arena, CL” o “limo con grava, ML”. Si el porcentaje de arena es igual al porcentaje de grava, use “con arena”.

Si se estima que el suelo tiene 30% o más de arena o grava, o ambas, la palabra “arenoso” o “gravoso” debe ser adicionada al nombre del grupo. Adicionar la palabra “arenoso” si tiene más arena que grava; adicionar la palabra “gravoso” si tiene más grava que arena. Por ejemplo: “arcilla pobre arenosa, CL”, “arcilla grasa gravosa, CH” o “limo arenoso, ML”. Si el porcentaje de arena es igual al porcentaje de grava, use “arenoso”.

5.2 Identificación suelos gruesos:

El suelo es grava si se estima que el porcentaje de grava es mayor que el de arena.

El suelo es arena si se estima que el porcentaje de grava es igual o menor que el de arena.

El suelo es grava limpia o arena limpia cuando se estima que el porcentaje de finos es de 5 % o menos.

Se identifica el suelo como grava bien gradada, GW, o como arena bien gradada, SW, si tiene partículas dentro de un intervalo amplio de tamaños y si posee igualmente cantidades sustanciales en los tamaños intermedios.

Se identifica el suelo como grava pobremente gradada, GP o arena pobremente gradada, SP, si tiene predominantemente un solo tamaño (uniformemente gradado), o si posee un amplio margen de tamaños con faltantes en los grados intermedios (gradación con saltos y vacíos).

El suelo puede ser una grava con finos o una arena con finos, si se estima que el porcentaje de éstos es del 15 % o mayor.

Se identifica el suelo como una grava arcillosa, GC, ó una arena arcillosa, SC, si los finos son arcillosos cuando se determinan mediante los procedimientos de identificación de suelos finos.

Se identifica el suelo como grava limosa, GM. o arena limosa, SM, si los finos son limosos, cuando se determinan mediante los procedimientos de identificación de suelo finos.

Si se estima que el suelo contiene del orden de 10 % de finos, désele al suelo una identificación doble mediante dos símbolos para el grupo. El primer símbolo del grupo deberá corresponder a grava o arena limpia (GW, GP, SW, SP) y el segundo a grava o arena con finos (GC, GM, SC, SM). El nombre deberá corresponder al del primer símbolo del grupo más las palabras "con arcilla" ó "con arena", para indicar el carácter plástico de los finos. Por ejemplo: grava bien gradada con arcilla, GW -GC o arena pobremente gradada con limo SP -SM.

Si la muestra fuera predominantemente arena o grava pero se estima que contiene 15 % o más de otros constituyentes de materiales de grano grueso, las palabras "con grava" ó "con arena" deberán ser agregadas al nombre del grupo. Por ejemplo: "grava pobremente gradada con arena GP" ó "arena pobremente gradada con grava, SP".

Si la muestra de campo contiene fragmentos o guijarros, las palabras "con guijarros" ó "con guijarros y fragmentos" deberán ser agregadas al nombre del grupo por ejemplo: "grava limosa GM, con fragmentos”.

________________________________________________________________________________________ A continuación se indican los criterios de clasificación de los suelos en las siguientes tablas (tomadas de la norma INV-E-102-07):

________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 2

GRANULOMETRÍA POR TAMIZADO

1. OBJETIVO S

El estudiante por medio de este procedimiento, lograra determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de un suelo.


Granulometría: distribución porcentual en masa e los distintos tamaños de partículas que

constituyen una muestra de suelo.

Curva Granulométrica: representación gráfica del ensayo granulométrico, es por medio de esta que es posible observar la graduación del suelo, graficando el tamaño de el tamiz (mm) vs. porcentaje que pasa.

ILUSTRACIÓN 1.EJEMPLO DE CURVA GRANULOMETRICA

Tamiz: consiste en una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio

entre sí por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las aberturas que deja el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie de tamizado, pueden ser de forma distinta, según la clase de tejido.

http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml

________________________________________________________________________________________

Tamaño de Tamices

Alternativa 1 Alternativa 2

75 mm (3”) 75 mm (3”)

50 mm (2”) 37,5 mm ( )

37,5 mm ( ) 19 mm (3/4”)

25 mm (1”) 9,5 mm (3/8”)

19 mm (3/4”) 4,75 mm (No. 4)

9,5 mm (3/8”) 2,36 mm (No. 8)

4,75 mm (No. 4) 1,10 mm (No. 16)

2 mm (No. 10) 600 µm (No. 30)

850 µm (No. 20) 300 µm (No. 50)

425 µm (No. 40) 150 µm (No. 100)

250 µm (No. 60) 75 µm (No. 200)

106 µm (No. 140)

75 µm (No. 200)

Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):

Porcentaje retenido en cada tamiz:

Porcentaje de finos:

Porcentaje de Humedad Higroscópica: La humedad higroscópica se considera como la

pérdida de masa de una muestra secada al aire cuando se seca posteriormente al horno, expresada como un porcentaje de la masa de la muestra secada al horno.

W: Masa de suelo seco al aire W₁: Masa de suelo seco en el horno

________________________________________________________________________________________

3. EQUIPO S

Equipos

Diagrama Equipo Descripción

Dos Balanzas

Una con sensibilidad de 0.01 g para pesar material que pase el tamiz de 2 mm (No.10). Otra con sensibilidad 0.1 % del peso de la muestra, para pesar los materiales retenidos en el tamiz de 2 mm (No.10).

Tamices de Malla cuadrada

Ver tabla de tamaños.

Horno

Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).

Envases Adecuados para el manejo y secado de las muestras.

Cepillo y Brocha

Para limpiar las mallas de los tamices.


La granulometría de un suelo le brinda al ingeniero la información suficiente para saber cómo y en donde trabajar con determinado tipo de suelo, por ejemplo en el momento de hacer una base o sub base para un camino, es necesario saber sus propiedades entre ellas la del tamaño.

________________________________________________________________________________________

5. PRO CEDI MI ENTO

a. Preparación de Muestra

Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices

se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.

Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) la masa dependerá del

tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la siguiente tabla:

TABLA 1. DOSIFICACIÓN DE SUELO

El tamaño de la porción que pasa tamiz de 2 mm (No.10) será aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos, y de 65 g para suelos arcillosos y limosos.

b. Análisis por medio de tamizado de la fracción retenida en el tamiz No. 10 Separar la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) en una serie de

fracciones usando los tamices de: 75 mm (3"), 50 mm (2"), 37.5 mm (1 ½"), 25.0 mm (1"), 19.0 mm (3/4"), 9.5 mm (3/8"), 4.75 mm (No.4) y 2.00 mm (No.10), o los que sean necesarios, dependiendo del tipo de muestra o de las especificaciones para el material que se ensaya.

En la operación de tamizado manual se sacude(n) el tamiz o tamices con un movimiento lateral y vertical acompañado de vibración y recorriendo circunferencias de forma que la muestra se mantenga en movimiento continuo sobre la malla. En ningún caso se permite girar o manipular manualmente fragmentos de la muestra a través de un tamiz. Al desmontar los tamices debe comprobarse que la operación está terminada; esto se sabe cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz individualmente. Si quedan partículas atrapadas en la malla, deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.

Cuando se utilice una tamizadora mecánica, se pondrá a funcionar por diez minutos

aproximadamente. El resultado se puede verificar usando el método manual.

________________________________________________________________________________________

Se determina la masa de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de 0.1 %. La suma de las masas de todas las fracciones y la masa inicial de la muestra no debe diferir en más de 1 %.

c. Análisis Granulométrico de la fracción que pasa el tamiz No. 10 (Procedimiento por lavado) Separar, mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos arcillosos y

limosos, pesándolos con exactitud de 0.01 g.

Humedad higroscópica: Se pesa una porción 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 lava a continuación la muestra sobre el tamiz de 75 μm (No.200) con abundante agua ,

evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pierda ninguna partícula de las retenidas en él.

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 los dos últimos pasos del tamizado retenido en tamiz No. 10.

6. B IBLIO GR AFÍA

INVIAS. (2007). I.N.V.E.-123-07., (págs. 1-6). Bogotá.

________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 2

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

TA B L A D E DA T O S

Tamiz

Retenido Parcial

Retenido Acumulado

C Á L C U L O S

1.1 Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):

4.2 Porcentaje retenido en cada tamiz:

4.3 Porcentaje de finos:

4.4 Porcentaje de Humedad Higroscópica

________________________________________________________________________________________

TA B L A D E R E S U L T A D O S

Tamiz % Pasa % Retenido % Retenido Acumulado

A N Á L I S I S D E R E S U L T A D O S

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

C O N C L U S I O N E S

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 3

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR HIDRÓMETRO

1. OBJETIVO S

Por medio de este método de prueba, el estudiante podrá cubrir las determinaciones

cuantitativas de la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos. Con la información de este laboratorio, el estudiante podrá completar la curva granulométrica.


Cuando los suelos no son gruesos granulares, sino que los suelos tienen tamaños de grano pequeños no se podrá hacer un análisis granulométrico por tamizado, es por esto que para determinar el porcentaje de finos se emplea el método del hidrómetro; este método se basa en que las partículas tienen una velocidad de sedimentación que se relaciona con el tamaño de las partículas. La ley fundamental para realizar el análisis granulométrica por hidrómetro es formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua. Para este método se emplean los siguientes reactivos: Agente Dispersante: Una solución de hexametafosfato de sodio; se usará en agua destilada o

desmineralizada en proporción de 40 g de hexametafosfato de sodio por litro de solución.

Las soluciones de esta sal deberán ser preparadas frecuentemente (al menos una vez al mes) o ajustar su pH de 8 a 9 por medio de carbonato de sodio. Las botellas que contienen soluciones deberán tener marcada la fecha de preparación.

Agua: Toda agua utilizada deberá ser destilada o desmineralizada. El agua para el ensayo con hidrómetro deberá llevarse hasta la temperatura que prevalecerá durante el ensayo; así, si el cilindro de sedimentación se va a colocar en baño de agua, la temperatura del agua destilada o desmineralizada que va a utilizarse se llevará a la temperatura de dicho baño. Si el cilindro de sedimentación se coloca a la temperatura ambiente del laboratorio, el agua deberá tener dicha temperatura. La temperatura normal de ensayo es la de 20° C (68° F). Sin embargo, pequeñas variaciones de temperatura, no implicarán el uso de las correcciones previstas.

Lectura de Hidrómetro corregido(R):

R´: lectura de hidrómetro no corregida. Cm: Corrección por menisco.

________________________________________________________________________________________

Calculo de diámetro de partículas:

√

D: Diámetro de la partícula

3. EQUIPO S

Equipos


Balanza

Debe tener una capacidad suficiente y una sensibilidad de 0.1%.

Tamices

De 4.75 mm (No.4), de 425 μm (No 40) y de 75 μm (No.200).

Tamizadora Mecánica

Hidrómetro o densímetro

Graduado para leer, de acuerdo con la escala que tenga grabada, la gravedad específica de la suspensión o los gramos por litro de suspensión. Las dimensiones de los hidrómetros son las mismas.

________________________________________________________________________________________

Cilindros de vidrio para sedimentación

De unos 460 mm (18") de alto, y 60 mm (2.5") de diámetro y marcado para un volumen de 1000 ml a 20° C (68°F). El diámetro interior debe ser tal que la marca de 1000ml esté a 360 ± 20mm (14±1.0”) desde el fondo, en el interior del cilindro.

Termómetro de inmersión

Con apreciación de 0.5° C (0.9° F).

Cronometro

Horno

Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110° ±5° C (230° ± 9° F).

________________________________________________________________________________________

Baño de Agua o Cuarto de Temperatura Constante

Se utiliza para mantener la suspensión de suelo a temperatura constante durante el análisis del hidrómetro, evitándose de esta forma las correcciones por temperatura. Un baño de agua satisfactorio es un tanque aislado que mantiene la suspensión a una temperatura constante conveniente tan cercana a los 20° C (68° F) Este aparato está ilustrado en la Figura 4. En aquellos casos en los cuales el trabajo se lleve a cabo en un cuarto con temperatura constante, controlada automáticamente el baño de agua no es necesario.

Vaso de Vidrio (Beaker)

Un vaso de vidrio con una capacidad de no menos de 250 ml y no más de 500 ml.

Recipientes

Recipientes apropiados, hechos de material no corrosivo y que no estén sujetos a cambio de masa o desintegración a causa de repetidos calentamientos y enfriamientos.

Aparato Mezclador

Mecánico o neumático, con su recipiente de dispersión. Un agitador operado mecánicamente, consistente en un motor eléctrico montado de tal manera que gire un eje vertical sin carga a una velocidad de no menos de 10000 revoluciones por minuto, una paleta recargable para revolver ya sea de metal, plástico, o caucho duro, similar a uno de los diseños que se ven en la figura

________________________________________________________________________________________



5. PRO CEDI MI ENTO

a. Preparación de la muestra:

En el caso de tener un suelo arenoso se debe tomar una muestra de 100gr mínimo, en caso de

tener limos y arcillas se debe tomar una muestra de 50gr mínimo; en ambos casos la muestra debe

estar seca.

5.2 Procedimiento granulometría por hidrómetro:

Preparar 150 ml de la solución de hexametafosfato de sodio al 4%, mezclando 10gr de la solución con 250ml de agua destilada.

Revolver la mezcla anterior hasta que no se observe residuos de hexametafosfato de sodio en la solución.

Pesar 50gr de suelo que hayan pasado el tamiz No. 200 (la muestra debe estar secada al horno).

Colocar en un recipiente adecuado la muestra de 50 gr de suelo y agregar 125ml de solución de hexametafosfato de sodio al 4%, permitiendo que se sature la muestra durante 16 horas.

Pasadas las 16 horas llenar una probeta o cilindro de vidrio para sedimentación, hasta la línea de aforo.

Introducir el hidrómetro en la probeta y tomar la lectura, tanto en la parte inferior como en la parte superior del menisco.

Realizar la corrección por menisco Cm, la cual es la diferencia entre las dos lecturas.

En otra probeta o cilindro de vidrio para sedimentación, verter los 125ml de solución de hexametafosfato de sodio al 4%, el volumen restante de la probeta será ocupado por agua destilada.

Introducir el hidrómetro en la solución, luego tomar la lectura de la parte superior del menisco y esta sería la corrección por cero Cd.

Verter la muestra de suelo mezclada con la solución (la cual se había dejado reposando 16 horas atrás) en un Beaker de 500ml, luego agregar agua destilada y mezclar.

Luego verter la muestra en la mezcladora, teniendo cuidado de no dejar parte de la muestra en el Beaker o la espátula.

Mezclar por un minuto.

Verter la muestra en la probeta, teniendo cuidado de no dejar parte de la muestra en el vaso de la mezcladora.

Llenar con agua destilada la misma probeta hasta que llegue a la línea de aforo.

Tapar la probeta con la mano y homogeneizar la mezcla girando la probeta 180° durante un minuto.

Colocar la probeta en la mesa, al mismo tiempo introducir el hidrómetro y activar el cronometro, tomando lecturas en el hidrómetro a los 15 segundos, 30 segundos, un minutos y dos minutos.

________________________________________________________________________________________

6. B IBLIO GR AFÍA

suelos y estudio. (9 de Junio de 2010). Recuperado el 11 de Agosto de 2013, de

http://suelosyestudio.blogspot.com/2010/06/ensayo-de-granulometria-por-hidrometro.html

INVIAs. (2007). I.N.V.E.-124-07., (págs. 1-20). Bogotá.

________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 3

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Tiempo

Lectura del hidrómetro

C Á L C U L O S

a. Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):

4.2 Porcentaje retenido en cada tamiz:

4.3 Porcentaje de finos:

4.4 Porcentaje de Humedad Higroscópica

________________________________________________________________________________________


Tamiz % Pasa % Retenido % Retenido Acumulado

A N A L I S I S D E R E S U L T A D O S

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 4

PESO ESPECÍFICO Y HUMEDAD

1. OBJETIVO S

Determinar la gravedad especifica de partículas de suelo menores que el tamiz No. 4.


Gravedad específica: Es la relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos a una

temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma temperatura.

3. EQUIPO S

Equipos


Picnómetro

El picnómetro debe ser un frasco con tapón o un frasco volumétrico con una capacidad mínima de 250 ml. El volumen del picnómetro debe ser de 2 a 3 veces mayor que el volumen de la mezcla del suelo con agua usada durante la actividad de extracción de aire en la prueba. El frasco con tapón fija mecánicamente el volumen. No se debe mojar el frasco por fuera porque crearía cambios en el equilibrio térmico. Al usar un frasco con tapón, se debe asegurar que el tapón esté correctamente marcado y que corresponde al frasco.

1.Bomba de Vacío 2.Reververo o Mechero Bunsen

1. Capaz de producir un vacío parcial de 100mm de mercurio (Hg) de presión absoluta. 2. Capaz de mantener una temperatura suficiente para hervir agua.

Horno

Capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5°C (230 ± 9°F).

________________________________________________________________________________________

Balanzas

Con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g.

Pipeta

Termómetro

Un termómetro capaz de medir temperaturas entre los limites en que se está llevando a cabo la prueba, graduado con precisión de 0.1°C (0.18°F) y con una profundidad disponible para inmersión entre 25 y 80 mm. No se deben emplear termómetros de inmersión total. Se pueden usar un termómetro de precisión de mercurio para uso general o un termómetro digital que abarque de -1 a 57°C.

Desecador

Un recipiente desecador o una jarra desecadora de tamaño apropiado, que contenga sílice gelatinosa o sulfato anhidro de calcio. Es preferible usar un desecante que cambie de color para indicar cuando requiere reposición.

Recipiente con aislante

Una nevera de icopor con su tapa o un recipiente similar con capacidad para contener entre tres y seis picnómetros más un beaker, una botella de agua y un termómetro. Esto se requiere para tener un ambiente de temperatura controlada en el cual los cambios sean uniformes y graduales.

Embudo

Un embudo de superficie anticorrosiva y lisa con un cuello que se extienda más allá de la marca de calibración del frasco volumétrico o el sello de taponamiento en los frascos con tapón. El diámetro del cuello del embudo debe ser lo suficientemente grande para permitir el paso fácil de los sólidos.

________________________________________________________________________________________

Tubo para llenar el Picnómetro

Con ventilaciones laterales (opcional). Un dispositivo que facilite la adición de agua desaireada al picnómetro sin alterar la mezcla de suelo y agua. El dispositivo debe fabricarse de la siguiente forma: Se tapona un tubo plástico de 1/4 a 3/8 de pulgadas de diámetro en un extremo y se abren dos orificios pequeños justo arriba de la conexión. Los orificios de ventilación deben estar perpendiculares al eje del tubo y diametralmente opuestos. Se conecta una válvula al otro extremo del tubo y una tubería a la válvula desde el abastecimiento de agua desaireada.

Tamiz No 4


La gravedad específica de un suelo se usa en casi toda ecuación que exprese relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material.

El término partículas sólidas, como se usa en ingeniería geotécnica, hace relación a las partículas minerales que aparecen naturalmente y que no son prácticamente solubles en agua. Por lo tanto, la gravedad específica de materiales que contengan materias extrañas (tales como cemento, cal, etc.), materia soluble en agua (tal como cloruro de sodio) y suelos conteniendo materia con gravedad específica menor de uno, típicamente requieren un tratamiento especial o una definición particular de gravedad específica.

5. PRO CEDI MI ENTO

Método A

Este método describe el procedimiento a seguir con especímenes húmedos:

1. Se determina el contenido de humedad. Una vez calculado este contenido de humedad se

calculan los límites de masas húmedas para la gravedad específica según la tabla que se

muestra a continuación. Así se obtiene de la muestra un espécimen recomendado. No es

necesario obtener una masa exacta determinada.

TABLA 2. MASA RECOMENDADA PARA ESPECÍMENES DE PRUEBA

________________________________________________________________________________________

2. Se dispersa el suelo usando una licuadora o un aparato similar adecuado para ello. Se agrega el suelo a, aproximadamente, 100 ml de agua desaireada. El volumen mínimo de lechada que puede prepararse con este equipo, requiere el uso de un picnómetro de 500 ml.

3. Usando el embudo, se pone la lechada en el picnómetro. Se lava el embudo y se vierte el agua con las partículas retenidas en el embudo al picnómetro usando, para esto, el agua desaireada de la botella guardada en el recipiente aislante.

4. Se añade agua hasta que su nivel esté entre 1/3 y 1/2 de la profundidad del cuerpo

principal del picnómetro. Se agita hasta formar una lechada. Se enjuaga cualquier suelo adherido a la parte superior del picnómetro y se añade a la lechada. Si en vez de una lechada se forma una pasta viscosa, se debe usar un picnómetro de mayor volumen. }

5. Extracción de aire atrapado en la lechada. Se puede extraer usando, ya sea calor

(hirviéndolo) o aspirándolo con la bomba de vacío o mediante combinación de calor y aspiración.

6. Al usar el método del calor solamente (hirviéndolo), la operación se debe realizar, por lo

menos, durante 2 horas después de que la lechada comience a hervir. Se debe usar solamente el calor necesario para mantener la lechada hirviendo. Se agita la lechada cuanto sea necesario para evitar que el suelo se pegue o se seque en el frasco.

7. Si solamente se usa la bomba de vacío, el picnómetro se debe agitar continuamente bajo

vacío por lo menos por dos horas. El vacío debe permanecer relativamente constante y ser suficiente para causar burbujas al comienzo del proceso de aspiración de aire.

8. Si se usa una combinación de calor y vacío los picnómetros se pueden colocar en un baño de agua tibia (a no más de 40˚C) durante la aplicación del vacío. El nivel de agua en el baño debe estar ligeramente por debajo del nivel de agua en el picnómetro. La duración de la combinación de vacío y calor debe ser por lo menos de una hora, después de que comienza el hervor. La lechada debe agitarse cuanto sea necesario para evitar que el suelo se seque y se pegue al picnómetro.

9. Llenado y enrase del picnómetro. Se llena el picnómetro con agua desaireada

introduciendo el agua por un tubo delgado, flexible, de diámetro pequeño, manteniendo el extremo de salida justamente por debajo de la superficie de la lechada en el picnómetro o, usando el tubo para llenar el picnómetro, descrito en la Sección 4.10. Si se utiliza este tubo, se llena con agua y se cierra la válvula. Se coloca el tubo de tal manera que los orificios de drenaje queden justamente al nivel de la superficie de la lechada. Se abre la válvula ligeramente para permitir que el agua fluya por encima de la lechada. A medida que se forme una capa de agua clara se levanta el tubo y se ajusta la cantidad de fluido. Si el agua que se ha sido añadida se torna turbia, no se debe agregar agua por encima de la marca calibradora ni en el área del sello de taponamiento. El agua restante se añade al día siguiente. Si se va a usar un frasco volumétrico con tapón, se llena el frasco por encima o por debajo de la marca de calibración según se prefiera.

________________________________________________________________________________________

10. Se mide y anota la masa del picnómetro con suelo y agua, (Wb), con una aproximación de 0.01 g, usando la misma balanza utilizada para la calibración del picnómetro.

11. Determinación de la temperatura del Picnómetro – Se mide y se anota la temperatura de la lechada de suelo y agua con aproximación a 0.1˚C usando el termómetro y el método empleado en la calibración del picnómetro (Sección 5.5). Esta es la temperatura Tx.

12. Masa del suelo seco. Se determina la masa de un recipiente con una aproximación de 0.01 g. Se transfiere la lechada de suelo al recipiente. Es imperativo transferir la totalidad del suelo. Se puede añadir agua para lavar completamente el picnómetro. Se seca el espécimen hasta obtener una masa constante en un horno a 110 ± 5˚C y se enfría en un desecador. Si el recipiente puede cerrarse de manera que el suelo no pueda absorber agua durante el enfriamiento, no se requerirá el desecador. Se mide la masa seca de los sólidos de suelo más el recipiente con aproximación a 0.01 g, usando la misma balanza utilizada en las anteriores determinaciones de masa. La masa seca del suelo será Ws.

Método B Este método describe el procedimiento a seguir con especímenes secados al horno:

1. Se seca el espécimen, hasta una masa constante, en un horno con temperatura de 110 ±

5˚C. Se desmenuza cualquier terrón de suelo usando un mortero. Si el suelo no se dispersa fácilmente después del secado o ha cambiado su composición, se usa el Método de Prueba A.

Se inserta el embudo en el picnómetro. El cuello del embudo debe pasar la marca de calibración o el sello de taponamiento. Con una cuchara se introducen los sólidos de suelo en el embudo. Se lavan las partículas de suelo que queden adheridas al embudo y se vierte el agua con las partículas sólidas en el picnómetro, usando agua desaireada de la botella guardada en el recipiente aislante.

2. Se procede con el paso No. 3 en adelante que describe el método A.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 4

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Masa de picnómetro mas

agua, Wa (g)

Masa de suelo seco, Ws (g)

C Á L C U L O S

a.

b. K: Factor de corrección basado en la densidad del agua a 20°C. (Ver tabla 2) c. Gravedad especifica:

________________________________________________________________________________________ TABLA 3. DENSIDAD DEL AGUA Y C OEFICIENTE DE TEMPERATURA (K) PARA DIFERENTES

TEMPERATURAS.

________________________________________________________________________________________


Resultados

Gs


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 5

LÍMITES DE CONSISTENCIA (LIMITE PLÁSTICO Y LIMITE LÍQUIDO)

1. OBJETIVO S

Conocer la plasticidad de los materiales finos del suelo.


o Limite Líquido: es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado

en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.

o Limite Plástico: es el contenido más bajo de agua, determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo.

3. EQUIPO S

Equipo para Limite Liquido


Vasija de Evaporación

Una vasija de porcelana de 115 mm (4½") de diámetro, aproximadamente.

Espátula

Una espátula de hoja flexible de 75mm a 100 mm (3"a 4”) de longitud y 20mm (3/4") de ancho, aproximadamente.

Cazuela Casagrande Y Ranurador

________________________________________________________________________________________

Recipientes

Hechos de material resistente a la corrosión, y cuya masa no cambie con calentamientos y enfriamientos repetidos. Deben tener tapas que ajusten bien, para evitar pérdidas de humedad de las muestras antes de la pesada inicial y para evitar la absorción de humedad de la atmósfera tras el secado y antes de la pesada final. Se requiere un recipiente para cada determinación del contenido de agua.

Balanza

Una balanza con una sensibilidad de 0.01 gr.

Horno

Un horno termostáticamente controlado, capaz de mantener temperaturas de 110 ± 5°C (230 ± 9°F) para secar las muestras.

Equipos para Limite Plástico


Espátula

Una espátula de hoja flexible de 75mm a 100 mm (3"a 4”) de longitud y 20mm (3/4") de ancho, aproximadamente.

Capsula de Evaporación

De porcelana, o similar, de 115 mm (4 1/2” ) de diámetro.

Balanza

Una balanza con una sensibilidad de 0.01 gr.

Recipientes

Hechos de material resistente a la corrosión, y cuya masa no cambie con calentamientos y enfriamientos repetidos. Deben tener tapas que ajusten bien, para evitar pérdidas de humedad de las muestras antes de la pesada inicial y para evitar la absorción de humedad de la atmósfera tras el secado y antes de la pesada final. Se requiere un recipiente para cada determinación del contenido de agua.

________________________________________________________________________________________

Horno

Un horno termostáticamente controlado, capaz de mantener temperaturas de 110 ± 5°C (230 ± 9°F) para secar las muestras.

Tamiz No 40

Superficie Lisa

Para amasado y enrollamiento. Usualmente se utiliza un vidrio grueso esmerilado.


En la ingeniería civil para cualquier tipo de construcción se requiere un análisis riguroso del suelo, esto por medio de diversos estudios que le permitan al ingeniero poder hacer una clasificación precisa del tipo de suelo con el que se va a trabajar. Por medio de este ensayo se obtendrá el equivalente del índice de plasticidad, el cual es uno de los parámetros para clasificar el suelo según normativa AASHTO.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Limite Líquido Se toma una muestra que pese aproximadamente 100 g. de una porción de material

completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40).

Se coloca la muestra de suelo en la vasija de evaporación y se mezcla completamente con 15 a

20 ml de agua destilada, agitándola, amasándola y tajándola con una espátula en forma alternada y repetida. Realizar más adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Se mezcla completamente cada incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente, antes de cualquier nueva adición.

Cuando la cantidad de agua suficiente ha sido mezclada perfectamente con el suelo hasta

formar una pasta uniforme de consistencia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta mezcla en la cazuela encima del punto donde ésta descansa en la base y se comprime y extiende con la espátula para nivelarla y a la vez, dejarla con una profundidad de 10 mm en el punto de su máximo espesor. Se debe usar el menor número posible de pasadas con la espátula, evitando atrapar burbujas de aire en la masa de suelo. El suelo excedente se debe devolver al recipiente mezclador y se debe tapar con el fin de que se retenga la humedad de la muestra. Se divide el suelo en la cazuela de bronce con una firme pasada del ranurador a lo largo del diámetro y a través de la línea central de la masa del suelo, de modo que se forme una ranura. Para evitar rasgar los lados de la ranura y el desmoronamiento de la pasta del suelo e n la cazuela de bronce, se permite hacer hasta 6 pasadas, de adelante hacia atrás o de atrás hacia adelante, contando cada recorrido como una pasada; con cada pasada el ranurador debe penetrar un poco más profundo, hasta que la última pasada de atrás hacia adelante limpie el fondo de la cazuela. La ranura se deberá hacer con el menor número posible de pasadas.

________________________________________________________________________________________

Se levanta y golpea la cazuela girando la manija, a una velocidad de dos (2) revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de la ranura a lo largo de una distancia de cerca de 13mm (0.5"). Se anota el número de golpes requeridos para cerrar la ranura. Algunos suelos tienden a deslizarse en lugar de fluir sobre la superficie de la cazuela. Cuando esto ocurra, se deberá agregar más agua a la muestra y mezclar de nuevo. Se coloca nuevamente el suelo humedecido en la cazuela, se hace la ranura con el ranurador y se repite el paso anterior. Si el suelo se sigue deslizando sobre la cazuela a un número de golpes inferior a 25, este ensayo no es aplicable y se deberá indicar que el Límite Líquido no se puede determinar.

Se saca una tajada de suelo, aproximadamente del ancho de la espátula; se toma de uno y otro

lado y en ángulo recto con la ranura incluyendo la porción de ésta en la cual se hizo contacto y se coloca en un recipiente adecuado.

Se pesa y se anota el valor. Se coloca el suelo con el recipiente dentro del horno a 110 ± 5°C

(230 ± 9°F) hasta obtener una masa constante y se vuelve a pesar tan pronto como se haya enfriado antes de que pueda haber absorbido humedad higroscópica. Se anota esta masa, así como la pérdida de masa debida al secamiento y la masa del agua.

Se transfiere el suelo sobrante en la cazuela de bronce a la cazuela de porcelana. La cazuela y el

ranurador se lavan y se secan para prepararlas para el tanteo siguiente.

Se repite la operación anterior por lo menos en dos ensayos adicionales con el suelo restante en la vasija de porcelana, al cual se le agrega agua suficiente para ponerlo en un estado de mayor fluidez. El objeto de este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al menos una de las determinaciones del número de golpes requeridos para cerrar la ranura del suelo se halle encada uno de los siguientes intervalos: 25-35; 20-30; 15-25, de manera que la oscilación entre las 3 determinaciones sea de, por lo menos, 10 golpes.

5.2. Limite Plástico Preparación Muestra:

o Si se quiere determinar sólo el límite plástico, se toman aproximadamente 20 g de la muestra que pase por el tamiz de 425 μm (No.40). Se amasa con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de unos 6 g de dicha esfera como muestra para el ensayo. El secado previo del material en horno, estufa o al aire, puede cambiar (generalmente disminuir) el límite plástico de un suelo con material orgánico aunque este cambio puede ser poco importante.

o Se toma una muestra de unos 15 g. de la porción de suelo humedecida y amasada, preparada de acuerdo con el procedimiento 5.1. La muestra debe tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla. Si el ensayo se ejecuta después de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha secado, se debe añadir más agua.

. Se secciona una porción de 1.5 a 2.0 g de la masa de suelo tomada de acuerdo con lo explicado

anteriormente. Con la porción seleccionada, se forma una masa elipsoidal.

________________________________________________________________________________________

Método de Moldeo de Rollos Manual: Se rueda la masa de suelo entre la palma de la mano o los dedos y el plato de vidrio esmerilado (o un pedazo de papel que esté sobre la superficie horizontal y lisa) con solo la presión necesaria para formar un rollo de diámetro uniforme en toda su longitud. El rollo se debe adelgazar más con cada rotación, hasta que su diámetro alcance 3 mm, tomándose para ello no más de dos minutos. La presión requerida de la mano o de los dedos, variará en gran medida, dependiendo del tipo de suelo. Suelos frágiles de baja plasticidad se enrollan mejor bajo el lado exterior de la palma de la mano o la base exterior del pulgar.

Cuando el diámetro del rollo llegue a 3 mm, se divide en seis u ocho trozos. Se juntan los trozos

y se aprietan entre los pulgares y dedos de ambas manos formando una masa uniforme de forma elipsoidal y se enrolla de nuevo. Se repite este procedimiento, partiendo, juntando, amasando y enrollando hasta que el rollo de 3 mm de diámetro se desmorone bajo la presión requerida para el enrollamiento y el suelo no pueda ser rotado para formar el rollo.

El desmoronamiento puede ocurrir cuando el rollo tenga un diámetro mayor de 3 mm. Esto puede considerarse un punto final satisfactorio, siempre y cuando el suelo haya sido previamente enrollado en un rollo de 3mm de diámetro. El desmoronamiento se manifestará de manera diferente con distintos tipos de suelos. Algunos suelos se desbaratan en numerosas agregaciones pequeñas de partículas; otros pueden formar una capa tubular que comienza partiéndose en ambos extremos. El resquebrajamiento continúa hacia el centro y finalmente el suelo se desbarata en muchas y pequeñas partículas lajosas. Suelos muy arcillosos requieren mayor presión para formar el rollo, especialmente cuando se aproximan a l límite plástico, partiéndose finalmente en una serie de segmentos en forma de barriles, cada uno de aproximadamente 6 a 9 mm de longitud. En ningún momento deberá el operador intentar producir el fallo exactamente a los 3 mm de diámetro, al permitir que el rollo alcance los 3 mm y reduciendo entonces la velocidad de enrollamiento o la presión manual, o ambos, y continuar el enrollamiento sin má s deformación hasta que el rollo se desbarate. Sin embargo, está permitido reducir la cantidad total de deformación en suelos plásticos débiles, formando el diámetro inicial de la masa de forma elipsoidal más cercano a los 3 mm requeridos de diámetro final.

Se unen las porciones de suelo desmoronado y se colocan en un recipiente previamente

pesado. Se tapa el recipiente inmediatamente.

Se determina el contenido de humedad del suelo en los recipientes.

6. B IBLIO GR AFÍA



________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 5

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


TABLA 4. CORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE LIQUIDO

Cazuela No. No. Golpes

TABLA 5. CORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE LIQUIDO

Cazuela No. Masa Seca al Horno (gr.)

TABLA 6. CORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE PLÁST ICO

Cazuela No. Masa Seca al Horno (gr.)

________________________________________________________________________________________

C Á L C U L O S

a. Contenido de Humedad:

4.2 Curva de Fluidez: La "curva de fluidez", que representa la relación entre el contenido de humedad y el correspondiente número de golpes de la cazuela de bronce, se dibuja en un gráfico semilogarítmico, con el contenido de humedad como abscisa sobre la escala aritmética y el número de golpes como ordenada sobre la escala logarítmica. La curva de flujo es una línea recta promedia que pasa tan cerca, como sea posible, de los tres o más puntos dibujados.

4.3 Limite Liquido: El contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes se toma como Límite Líquido del suelo y se aproxima este valor al número entero más cercano. 4.4 Limite Plástico:

4.5 Índice de Plasticidad:

Nota: Cuando el límite líquido o el límite plástico no se puedan determinar, el Índice de Plasticidad se informará con la abreviatura NP (No plástico). Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (No plástico).


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 6

PERMEABILIDAD

1. OBJETIVO S

Determinar el coeficiente de permeabilidad mediante un método de cabeza constante para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares.


Permeabilidad: se define como la capacidad que tiene un suelo para permitir el paso del agua. Esta permeabilidad se cuantifica y se mide por medio de un coeficiente de permeabilidad, el cual expresa una relación en términos de velocidad la transición del agua en el suelo y un gradiente unitario. Dicho coeficiente se calcula de la siguiente manera:

Dónde: K: coeficiente de permeabilidad.

Q: caudal. L: distancia entre manómetros. A: área de la sección transversal de la muestra. t: tiempo total de desgaste. h: diferencia de cabeza de altura de los manómetros.

3. EQUIPO S

Permeámetros. Los cuales deberán tener cilindros para muestras con diámetro mínimo de aproximadamente 8 a 12 veces el tamaño máximo de partículas de acuerdo con la Tabla 1. El permeámetro deberá ajustarse con: (1) un disco poroso o una malla reforzada adecuada para el fondo, con una permeabilidad mayor que la de la muestra de suelo, pero con aberturas suficientemente pequeñas para impedir el movimiento de partículas; (2) tomas de manómetros para medir la pérdida de carga, “h”, sobre una longitud, “l”, equivalente al menos al diámetro del cilindro; (3) un disco poroso o una malla adecuada reforzada con un resorte adherido a la parte superior, o cualquier otro dispositivo, para aplicar una ligera presión de resorte, de 22 a 44 N (5 a 10 lbf) de carga total, cuando la placa superior se halla colocada en su sitio. Esto mantendrá el peso unitario y el volumen del suelo sin cambio durante la saturación y durante el ensayo de permeabilidad.

________________________________________________________________________________________

TABLA 7. DIÁMETRO DE CILINDRO (TOMADA DE NORMA INVIAS-E-130-07)

Tanque de cabeza constante.

Con filtro, para suministrar agua y para remover el aire de la conexión de agua, provisto de válvulas de control adecuadas para mantener las siguientes condiciones ideales de ensayo son prerrequisitos, para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares bajo condiciones de cabeza constante:

o Continuidad de flujo sin cambios en el volumen del suelo durante el ensayo. o Flujo con los vacíos del suelo saturados con agua y sin burbujas de aire dentro de los

mismos. o Flujo uniforme sin cambios en el gradiente hidráulico, y o Proporcionalidad directa de la velocidad de flujo con gradientes hidráulicos por debajo de

ciertos valores críticos, en los cuales se inicia el flujo turbulento.

Embudos amplios. Equipados con canalones cilíndricos especiales de 25 mm de diámetro para partículas de tamaño máximo de 9.5 mm, y de 12.7 mm de diámetro para partículas de tamaño de 2.00 mm.

Equipo para compactar el espécimen. Se puede emplear el equipo de compactación que se considere deseable. Se sugieren los siguientes: un pisón vibratorio provisto de un pie de compactación de 51 mm de diámetro; un pisón de impacto con un peso deslizante consistente es un pie apisonador de 51 mm de diámetro, y una varilla para pesas deslizantes de 100 g (para arenas) a 1 kg (para suelos con un contenido apreciable de grava), que tenga una caída ajustable a 102 mm para arenas y 203 mm para suelos con alto contenido de grava.

Bomba al vacío.

Tubos manométricos.

Con escalas métricas para medir cabeza de agua.

Balanza. Con capacidad de 2 kg y sensibilidad de 1 g.

Cucharon.

________________________________________________________________________________________ Con una capacidad de alrededor de 100 g. de suelo.

Equipos. Termómetros, reloj con apreciación de segundos, vaso graduado de 250 ml, jarra de 1 litro, cubeta para mezclar, cucharas, etc.


El coeficiente de permeabilidad le permitirá al ingeniero saber si se puede o no emplear ese tipo de suelo para la ejecución de algún tipo de obra de drenaje.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Muestreo:

5.1.1. Se deberá escoger por cuarteo una muestra representativa de suelo granular secado

al aire, que contenga menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 μm (No.200) y en cantidad suficiente para satisfacer las exigencias de los pasos 5.1.2 y 5.1.3.

5.1.2. Se deberá ejecutar un análisis granulométrico sobre una muestra representativa de la totalidad del suelo, antes del ensayo de permeabilidad. Las partículas mayores de 3/4" deberán ser separadas por tamizado. Los sobre tamaños no deberán ser empleados para el ensayo de permeabilidad, pero se deberá anotar el porcentaje de los mismos. Para establecer valores representativos de coeficientes de permeabilidad para el intervalo que pueda existir en la situación que se esté investigando, se deberán obtener para ensayo muestras de los suelos más finos, intermedios, y más gruesos.

5.1.3. Del material del cual han sido removidos los sobre tamaños, se escoge mediante cuarteo, una cantidad aproximadamente igual a dos veces la requerida para llenar la cámara del permeámetro.

5.2. Preparación: 5.2.1. El tamaño del permeámetro que se va a emplear deberá cumplir lo estipulado en la

Tabla 1. 5.2.2. Se deben efectuar las siguientes medidas iniciales en milímetros o en milímetros

cuadrados y se anotan en el formato de informe (Figura 3): el diámetro interior "D" del permeámetro, la longitud "L" entre las salidas de manómetro; la profundidad "H1" medida en cuatro puntos simétricamente espaciados desde la superficie superior de la placa tope del cilindro de permeabilidad, hasta la parte superior de la piedra porosa superior, o de la malla, colocada temporalmente sobre la placa porosa o malla inferior. Esto deduce automáticamente el espesor de la placa porosa superior o malla de las medidas de altura tomadas para determinar el volumen del suelo colocado en el cilindro de permeabilidad. También se puede emplear una placa duplicada para la parte superior, que tenga cuatro aberturas simétricamente colocadas, a través de las cuales se efectúan las medidas requeridas para determinar el valor promedio de "H1". Se calcula el área de la sección transversal "A" de la muestra.

6. B IBLIO GR AFÍA

INVIAS. (2007). I .N .V .E. -130-07. , (P Á G S . 1-10) . BO G OT Á .

________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 6

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Cantidad de agua descargada (Q)

Distancia entre manómetros (L)

Área de sección transversal del espécimen (A)

Tiempo total de desagüe (t)

Diferencia de altua netre los

manometros (H)

C Á L C U L O S

Coeficiente de permeabilidad:


Resultados

Coeficiente de permeabilidad


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 7

CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS .

1. OBJETIVO S

Determinar la rata y la magnitud de la consolidación de muestras de suelos cuando se confinan lateralmente y se drenan axialmente mientras se someten a incrementos controlados de esfuerzo vertical.


Consolidación inicial (CI): Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.

Consolidación primaria: Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo, debido a la disipación de la presión de poros.

Consolidación secundaria: Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.

3. EQUIPO S

Equipos


Dispositivo de carga

Un dispositivo adecuado para aplicar cargas verticales a la muestra. El dispositivo deberá ser capaz de mantener las cargas especificadas durante períodos prolongados con una precisión de ± 0.5 % de la carga aplicada y deberá permitir la aplicación de un incremento de carga, dentro de un período de 2 segundos sin que se produzca ningún efecto de significación.

________________________________________________________________________________________

Consolidómetro

Un dispositivo para mantener la muestra dentro de un anillo el cual puede estar fijado a la base o puede ser flotante (Sostenido por fricción sobre la periferia de la muestra) con piedras porosas sobre cada cara de la muestra. El consolidómetro deberá proporcionar también medios para sumergir la muestra, aplicar la carga vertical, y medir el cambio de espesor de la misma

Piedras porosas

Las piedras porosas podrán ser de carburo de sílice, o de óxido de aluminio, o de un metal que no sea atacado ni por el suelo, ni por la humedad del mismo. La constitución de su porosidad deberá ser lo suficientemente fina para evitar la intrusión del suelo dentro de sus poros. Si fuera necesario, podrá usarse papel de filtro para evitarlo.

Almacenamiento

El almacenamiento de muestras selladas deberá ser tal que no pierdan humedad durante el mismo y que no haya evidencia de secamiento parcial ni de contracción de los extremos de la muestra. El tiempo de almacenamiento deberá reducirse al mínimo, particularmente cuando se espera que el suelo o la humedad reaccionen con los tubos de muestreo. Cuarto húmedo para la preparación de la muestra.- Las muestras deberán prepararse en un cuarto donde el cambio de la humedad no sea mayor de 0.2 %. Debe emplearse preferiblemente una cámara con humedad elevada.

Temperatura Los ensayos se deberán efectuar en un ambiente donde las fluctuaciones de la temperatura no sean mayores que ± 4° y donde no haya contacto directo con la luz del sol.

Cizalla o cortador eléctrico Para tallar la muestra hasta el diámetro interior del anillo del consolidómetro, con el mínimo de alteración. El cortador deberá tener una superficie altamente pulida y deberá cubrirse con un material de baja fricción.

Balanza

Con aproximación a 0.1 g o a 0.1% del peso total de la muestra.

________________________________________________________________________________________

Horno Que pueda mantener una temperatura uniforme de 110° ±5° C

Deformímetro Para medir el cambio de espesor de la muestra con una sensibilidad de 0.0025 mm

Equipo misceláneo Incluye espátulas, navajas y sierras de alambre para la preparación de la muestra. Además, cronómetro (ojalá con alarma programable).

Recipientes

Trapo húmedo Una membrana de caucho, o papel parafinado para proteger la muestra de pérdida de humedad debido a la evaporación.


Durante la construcción de cualquier tipo de estructura, es de gran impotancia conocer y controlar el asentamiento de la estructura. Es por ello que se realiza el ensayo de consolidación ya que brinda al ingeniero un resultado estimativo de la magnitud del asentamiento diferencial y/o total, de una estructura.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se preparan las piedras y demás elementos antes de que se pongan en contacto con la

muestra para evitar que el contenido de humedad cambie. En esta forma, suelos

altamente expansivos, muy secos, se deberán colocar sobre piedras secas, pero muchos

suelos parcialmente saturados se podrán colocar sobre piedras que hayan sido

simplemente humedecidas.

Se arma el anillo, la muestra y las piedras porosas. Con el conjunto del consolidómetro

ensamblado, se envuelve la muestra, el anillo, el papel de filtro (cuando se use) y las

piedras porosas con un plástico suelto o con una membrana de caucho para evitar el

cambio en el volumen de la muestra por evaporación.

Colocar el consolidómetro en el dispositivo de carga y se aplica una carga de asentamiento

de 5 kPa (0.05 kg/cm²) o de 100 lb/pie². Dentro de los cinco minutos siguientes a la

aplicación de ésta, se ajusta el deformímetro para la lectura inicial o para la lectura de

________________________________________________________________________________________ cero. Para los suelos muy blandos es deseable por lo menos una presión de 0.025 kg/cm² o

2 o 3 kPa, alrededor de 50 lb/pie².

Se colocan cargas sobre el consolidómetro para obtener presiones sobre el suelo de

aproximadamente 12.5, 25, 50, 100, 200, 400 kPa, etc., o de 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0

kg/cm² etc., o 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, etc. lbf/pie², con cada carga mantenida

constante (se pueden requerir incrementos más pequeños sobre muestras muy blandas o

cuando se desee determinar con mayor precisión la carga de preconsolidación). Como

recomendación la carga inicial podrá estar entre 10 a 50 kPa (0.1 a 0.5 kg/cm2)

dependiendo de la consistencia inicial de la muestra del suelo y lo que se desee investigar.

El proceso del cargue de la muestra se deberá continuar dentro de la zona de la

compresión virgen de manera que se pueda apreciar la forma de la curva en la parte

correspondiente a ésta. Típicamente, una carga final igual o cuatro veces mayor que la de

preconsolidación de la muestra puede ser requerida con este fin. En particular, en el caso

de arcillas preconsolidadas, puede ser deseable un ciclo de carga- descarga para evaluar

mejor los parámetros de recompresión, aunque dicho procedimiento es opcional.

Se anota el espesor de la muestra o el cambio de ésta antes de aplicar cada incremento de

carga y con intervalos de aproximadamente 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15 y 30 minutos, 1, 2,

4, 8, etc. horas, contados a partir del momento cuando se aplicó la carga. Estas lecturas de

tiempo-asentamiento sólo son requeridas para muestras saturadas. Las lecturas se

deberán continuar por lo menos por 24.

Se aplica luego el incremento siguiente de carga. Cuando no se requieran datos de tiempo

contra asentamiento se deberá mantener la carga sobre la muestra esencialmente durante

el mismo tiempo que cuando se hacen lecturas del tiempo contra cada deformación. Se

deberá disponer de suficientes lecturas cerca del final del período del incremento de carga

para permitir cualquier extrapolación de la curva de Tiempo vs. Asentamiento.

Cuando se vayan a dibujar las deformaciones contra la raíz cuadrada del tiempo, los

intervalos se pueden ajustar a aquellos que correspondan a raíces cuadradas, como por

ejemplo 0.09, 0.25, 0.49, 1 minuto, 4 minutos, 9 minutos, etc.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 7

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Carga Tiempo Espesor de la muestra

C Á L C U L O S

a. A partir de los incrementos de carga para los cuales se obtienen las lecturas del tiempo, se dibujan las curvas: deformación contra el logaritmo del tiempo (en minutos) y contra la raíz cuadrada del tiempo, (en minutos).

ILUSTRACIÓN 2. GRAFICA LOGARIMICA DE TIEMPO (TOMADO NORMA INVIAS-E-151-07)

________________________________________________________________________________________

ILUSTRACIÓN 3. GRAFICA RAÍZ CUADRADA DE TIEMPO (TOMADA DE NORMA INVIAS-E-151-07)

b. Se determina el asentamiento que representa el 100 % de la consolidación primaria para cada incremento de carga. Se dibuja primero una línea recta a través de los puntos que representan las lecturas finales y que exhiben una tendencia recta y una inclinación suave. Se dibuja una segunda recta tangente a la parte más pronunciada de la curva de logaritmo de tiempo vs. asentamiento. La intersección representa el asentamiento primario.

c. Se determina la deformación que representa el 0 % de la consolidación primaria. Para ello se seleccionan dos tiempos (tB y tA) que tengan una relación de 1 a 4 (tA = 4 tB), de tal manera que la deformación correspondiente al mayor de los dos tiempos será mayor que 1/4 pero menor que ½ del cambio total de la deformación para el incremento de carga. La deformación correspondiente al 0 % de la consolidación primaria se obtiene al restar la diferencia de las deformaciones para los dos tiempos tA y tB seleccionados, del valor de deformación de tB (ver Ilustración 2).

d. El asentamiento correspondiente al 50 % de la consolidación primaria para cada incremento de carga, es igual al promedio de los asentamientos no corregidos que corresponden al 0 y 100 %. El tiempo requerido para el 50 % de la consolidación bajo cualquier incremento de carga, se puede hallar gráficamente a partir de la curva de asentamiento-logaritmo del tiempo para dicho incremento, observando el tiempo que corresponda al 50 % de la consolidación primaria de la curva (Ilustración 2).

e. Para cada incremento de carga en el cual se obtuvieron lecturas de tiempo- asentamiento, se calcula el coeficiente de consolidación, Cv, así:

Dónde: H = altura de la muestra en metros (pies) para una muestra con drenaje doble al 50 % de consolidación, t50 = tiempo para el 50 % de consolidación en años. Cv = coeficiente de Consolidación en m²/año (pies²/-año).

________________________________________________________________________________________ Si H está en mm y t en segundos o minutos, Cv quedará expresado en mm²/s o mm²/min, respectivamente, y será preferible hacer la conversión a unidades más convenientes.

f. Se puede emplear un procedimiento alterno que requiere un gráfico de deformación contra t para determinar los puntos del 0 y 100 % de consolidación, así como el coeficiente de consolidación para cada incremento. La parte inicial de la curva se aproxima mediante una línea recta. Se extrapola la línea hasta t = 0. La correspondiente ordenada de deformación representa el 0 % de la consolidación primaria. Se dibuja una segunda línea recta a través de este punto de manera que la abscisa de esta línea sea 1.15 veces la abscisa de la aproximación en línea recta de la parte inicial de la curva. La intersección de esta nueva línea con la curva de deformación-raíz cuadrada del tiempo corresponde al 90 % de consolidación primaria. La deformación al 100 % de la consolidación primaria es 1/9 mayor que la diferencia entre las deformaciones a 0 y 90 % de consolidación. Análogamente, la deformación al 50 % de consolidación primaria es 5/9 de la diferencia en las deformaciones entre el 0 y el 90 % de consolidación. (Ver Ilustración 3). Las deformaciones correspondientes al 50 % y 100 % de consolidación deberán calcularse así:

Do, D50, D100 serán las deformaciones correspondientes al 0 %, 50 % y 100 % de consolidación. El coeficiente de consolidación se puede hallar entonces a partir del tiempo del 90 % de consolidación así.

Dónde:

H = espesor de la muestra en m (pies) para una muestra con drenaje doble,

t90 = tiempo para el 90 % de consolidación en años, y

Cv = coeficiente de consolidación, en m²/año (pies²/año).

Si H está en milímetros y t en segundos o minutos, las unidades de Cv serán mm²/seg o

mm²/min respectivamente y será conveniente la conversión a unidades más adecuadas. Si

se desea, se puede emplear también el método de la raíz cuadrada del tiempo para

obtener un valor de t90.

Para cada incremento de carga se deberán calcular, además los siguientes valores:

Dónde:

________________________________________________________________________________________ CI = consolidación inicial, y

CT = consolidación total.

g. Se calcula la relación inicial de vacíos, la humedad, la masa unitaria y el grado de saturación, con base en la masa seca de la muestra total. El volumen de la muestra se calcula a partir del diámetro y de la altura del anillo. El volumen del suelo se calcula dividiendo la masa seca de la muestra por la densidad específica del suelo multiplicado ésta por la masa unitaria del agua. Se supone que el volumen de vacíos es la diferencia entre el volumen de la muestra y el volumen de los sólidos.

h. Se calcula la relación de vacíos correspondiente al 100 % de la consolidación primaria (empleando las lecturas de asentamientos corregidas para cada carga). A manera de alternativa, se calcula el porcentaje de compresión al 100 % de la consolidación primaria para cada carga a partir de la altura inicial de la muestra. Como segunda alternativa, se calcula la relación de vacíos (o valores del porcentaje de compresión) empleando los valores de deformación obtenidos después de un intervalo de tiempo escogido, el cual incluirá alguna parte de consolidación secundaria; dicho intervalo deberá ser el mismo para cada incremento de carga. Sin embargo, si el valor de "equilibrio" escogido es diferente al punto del 100 % de la consolidación primaria, se deberá incluir una anotación al respecto con los resultados del ensayo. Es de observar que la segunda alternativa, atrás citada, se traducirá en valores algo más bajos de la carga de preconsolidación que las obtenidas cuando se emplean puntos del 100 % de la consolidación primaria.


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 8

CORTE DIRECTO .

1. OBJETIVO S

Determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y drenada, empleando el método de corte directo.


Ensayo de corte directo: este ensayo consiste en deslizar una porción de suelo a lo largo de un plano de falla de otra porción de suelo. Esto se hace por medio de la acción de una fuerza horizontal que va incrementando, mientras que a su vez se va aplicando una carga normal al plano que se va moviendo.

3. EQUIPO S

Equipos


Aparato o dispositivo de corte directo

Debe ser capaz de sostener la probeta con seguridad entre dos piedras porosas para evitar movimientos de torsión sobre ella; dispositivos para aplicar fuerza normal, para determinar los cambios de espesor de la muestra, para permitir drenaje de la muestra por medio de las piedras porosas y para sumergir la muestra en agua; y por ultimo un sistema que permita aplicar las fuerzas horizontales.

Caja de cobre

La caja de corte deberá estar dividida por un plano horizontal que separa dos mitades de igual espesor, ésta deberá estar provista con tornillos de alineación o bloqueo. Adicionalmente la caja de corte también deberá poseer tornillos que controlen el espaciamiento entre el marco superior y el inferior. Deberá estar fabricada en bronce, acero inoxidable o aluminio.

Piedras porosas

Las piedras porosas deben ser de carburo de silicio, óxido de aluminio o de un metal que no sea susceptible a la corrosión por sustancias contenidas en el suelo o la

________________________________________________________________________________________

humedad del mismo. El diámetro de la piedra porosa en la parte superior de la muestra será de 0.2 mm a 0.5 mm menor del diámetro dentro del anillo.

Dispositivos de carga

Dispositivo para la aplicación de la fuerza normal, debe estar capacitado para aplicar rápidamente la fuerza especificada sin excederla y para mantenerla con una variación máxima de ± 1 % durante el proceso de ensayo. Dispositivo para la aplicación de la fuerza de corte, con control de deformaciones o con control de esfuerzos. Se prefiere con control de deformaciones.

Dispositivo para medir fuerza de corte

Deberá poseer un medidor de fuerza de corte, el cual podrá ser un anillo calibrado o una celda de carga que tendrá precisión de 2.5 N o al menos el 1% de la carga lateral de falla, cualquiera que sea más grande.

Anillos para tallado de la muestra

Deberán ser los adecuados para tallar la muestra de acuerdo con las dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de alteración. Se puede necesitar un soporte exterior, para mantener en alineamiento axial, una serie de 2 o 3 anillos.

Balanza

Debe tener una sensibilidad de 0.1 g o 0.1 % de la masa de la probeta.

Medidores de desplazamientos

Deben ser adecuados para medir los cambios en el espesor de la muestra con una sensibilidad de 0.002 mm (0.0001") y para medir los desplazamientos laterales con una sensibilidad de 0.02 mm (0.001").

________________________________________________________________________________________

Horno de secado

Capaz de mantener la temperatura a 110° C ± 5° C

Recipientes varios

Para muestras de humedad, los cuales no deberán ser susceptibles a la corrosión ni al cambio de masa, ni a la desintegración por enfriamiento o calentamiento.

Equipo para remoldeo o compactación de probetas

Será el adecuado para cada tipo de suelo y en concordancia con el objetivo investigado en el ensayo.

Equipo misceláneo

Incluyen cronómetro, sierra de alambre, espátula, cuchillos, enrrasadores, agua destilada y demás elementos necesarios para la correcta ejecución del ensayo.


En la vida útil de una construcción, es de gran importancia controlar el asentamiento de la misma y la manera en la que el suelo reaccionaria bajo la aplicación de una fuerza horizontal, generada por un sismo. Este ensayo simula la situación anteriormente mencionada, la reacción de un suelo bajo una carga normal y una fuerza horizontal.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos de corte prematuros en la muestra.

Se debe aplicar una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir la fricción durante el corte.

Se introduce la muestra de ensayo con cuidado, luego se conectan los dispositivos de carga y se ajustan los medidores de desplazamiento lateral de corte, como los de cambio del espesor de la muestra, luego se determinará el espesor inicial de la probeta.

Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra, permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación.

Durante el proceso de la consolidación se deben registrar las lecturas de desplazamiento normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza. Cada incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación primaria. El incremento final debe completar la fuerza o esfuerzo normal especificado.

Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos desbloqueándolos y separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. Se debe aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del exceso de presión de poros.

________________________________________________________________________________________

Para saber la velocidad a la que se debe aplicar la carga, se debe tener en cuenta un tiempo calculado para la falla, el cual se expresa a continuación:

En donde t50 es el tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación bajo la fuerza normal. Con este tiempo de falla calculado tf, se calcula la velocidad de corte de la siguiente manera:

En donde df desplazamiento estimado de corte para la falla, el cual puede tomar un valor de 12mm para suelos normalmente consolidados y/o 5mm para suelos sobreconsolidados.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 8

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Área inicial de la muestra, A (mm

2)

Fuerza de corte, F (N)

Fuerza normal que actúa en la muestra, N

(N)

Desplazamiento relativo horizontal

dh, (mm)

Tiempo transcurrido de la prueba, te (min.)

C Á L C U L O S

a. Contenido inicial de humedad.

b. Densidad seca inicial y densidad húmeda inicial.

c. Esfuerzo de corte nominal, que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa

d. Esfuerzo normal que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa

e. La velocidad de desplazamiento. Se calcula la velocidad de corte real dividiendo el

desplazamiento relativo lateral por el tiempo transcurrido o se reporta la velocidad usada para la prueba. El resultado se expresa en mm/min.

f. Las deformaciones o desplazamientos laterales y normales.

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 8

CORTE DIRECTO .

1. OBJETIVO S

Determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y drenada, empleando el método de corte directo.


Ensayo de corte directo: este ensayo consiste en deslizar una porción de suelo a lo largo de un plano de falla de otra porción de suelo. Esto se hace por medio de la acción de una fuerza horizontal que va incrementando, mientras que a su vez se va aplicando una carga normal al plano que se va moviendo.

3. EQUIPO S

Equipos


Aparato o dispositivo de corte directo

Debe ser capaz de sostener la probeta con seguridad entre dos piedras porosas para evitar movimientos de torsión sobre ella; dispositivos para aplicar fuerza normal, para determinar los cambios de espesor de la muestra, para permitir drenaje de la muestra por medio de las piedras porosas y para sumergir la muestra en agua; y por ultimo un sistema que permita aplicar las fuerzas horizontales.

Caja de cobre

La caja de corte deberá estar dividida por un plano horizontal que separa dos mitades de igual espesor, ésta deberá estar provista con tornillos de alineación o bloqueo. Adicionalmente la caja de corte también deberá poseer tornillos que controlen el espaciamiento entre el marco superior y el inferior. Deberá estar fabricada en bronce, acero inoxidable o aluminio.

Piedras porosas

Las piedras porosas deben ser de carburo de silicio, óxido de aluminio o de un metal que no sea susceptible a la corrosión por sustancias contenidas en el suelo o la humedad del mismo. El diámetro de la piedra porosa en la parte superior de la muestra será de 0.2 mm a 0.5 mm menor del diámetro dentro del anillo.

________________________________________________________________________________________

Dispositivos de carga

Dispositivo para la aplicación de la fuerza normal, debe estar capacitado para aplicar rápidamente la fuerza especificada sin excederla y para mantenerla con una variación máxima de ± 1 % durante el proceso de ensayo. Dispositivo para la aplicación de la fuerza de corte, con control de deformaciones o con control de esfuerzos. Se prefiere con control de deformaciones.

Dispositivo para medir fuerza de corte

Deberá poseer un medidor de fuerza de corte, el cual podrá ser un anillo calibrado o una celda de carga que tendrá precisión de 2.5 N o al menos el 1% de la carga lateral de falla, cualquiera que sea más grande.

Anillos para tallado de la muestra

Deberán ser los adecuados para tallar la muestra de acuerdo con las dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de alteración. Se puede necesitar un soporte exterior, para mantener en alineamiento axial, una serie de 2 o 3 anillos.

Balanza

Debe tener una sensibilidad de 0.1 g o 0.1 % de la masa de la probeta.

Medidores de desplazamientos

Deben ser adecuados para medir los cambios en el espesor de la muestra con una sensibilidad de 0.002 mm (0.0001") y para medir los desplazamientos laterales con una sensibilidad de 0.02 mm (0.001").

________________________________________________________________________________________

Horno de secado

Capaz de mantener la temperatura a 110° C ± 5° C

Recipientes varios

Para muestras de humedad, los cuales no deberán ser susceptibles a la corrosión ni al cambio de masa, ni a la desintegración por enfriamiento o calentamiento.

Equipo para remoldeo o compactación de probetas

Será el adecuado para cada tipo de suelo y en concordancia con el objetivo investigado en el ensayo.

Equipo misceláneo

Incluyen cronómetro, sierra de alambre, espátula, cuchillos, enrrasadores, agua destilada y demás elementos necesarios para la correcta ejecución del ensayo.


En la vida útil de una construcción, es de gran importancia controlar el asentamiento de la misma y la manera en la que el suelo reaccionaria bajo la aplicación de una fuerza horizontal, generada por un sismo. Este ensayo simula la situación anteriormente mencionada, la reacción de un suelo bajo una carga normal y una fuerza horizontal.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos de corte prematuros en la muestra.

Se debe aplicar una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir la fricción durante el corte.

Se introduce la muestra de ensayo con cuidado, luego se conectan los dispositivos de carga y se ajustan los medidores de desplazamiento lateral de corte, como los de cambio del espesor de la muestra, luego se determinará el espesor inicial de la probeta.

Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra, permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación.

Durante el proceso de la consolidación se deben registrar las lecturas de desplazamiento normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza. Cada incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación primaria. El incremento final debe completar la fuerza o esfuerzo normal especificado.

Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos desbloqueándolos y separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. Se debe aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del exceso de presión de poros.

________________________________________________________________________________________

Para saber la velocidad a la que se debe aplicar la carga, se debe tener en cuenta un tiempo calculado para la falla, el cual se expresa a continuación:

En donde t50 es el tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación bajo la fuerza normal. Con este tiempo de falla calculado tf, se calcula la velocidad de corte de la siguiente manera:

En donde df desplazamiento estimado de corte para la falla, el cual puede tomar un valor de 12mm para suelos normalmente consolidados y/o 5mm para suelos sobreconsolidados.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 8

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Área inicial de la muestra, A (mm

2)

Fuerza de corte, F (N)

Fuerza normal que actúa en la muestra, N

(N)

Desplazamiento relativo horizontal

dh, (mm)

Tiempo transcurrido de la prueba, te (min.)

C Á L C U L O S

a. Contenido inicial de humedad.

b. Densidad seca inicial y densidad húmeda inicial.

c. Esfuerzo de corte nominal, que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa

d. Esfuerzo normal que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa

e. La velocidad de desplazamiento. Se calcula la velocidad de corte real dividiendo el

desplazamiento relativo lateral por el tiempo transcurrido o se reporta la velocidad usada para la prueba. El resultado se expresa en mm/min.

f. Las deformaciones o desplazamientos laterales y normales.

________________________________________________________________________________________ A N Á L I S I S D E R E S U L T A D O S

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 9

COMPRESIÓN INCONFINADA

1. OBJETIVO S

Determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones

inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial.

2. EQUIPO S

Equipos


Aparato de compresión

Conformado por una prensa para rotura de las probetas, de velocidad controlada manual o mecánicamente, con capacidad suficiente para llegar a la carga de rotura.

Extractor de muestras

Capaz de sacar corazones de suelos; si las muestras llegan al laboratorio en tubos no abiertos longitudinalmente, es preciso que produzca poca alteración en el suelo.

Torno

Con motor o tallador de probetas de muestras inalteradas con accesorios (sierra de alambre, cuchillos, caja de ingletes, etc.).

Moldes Para preparar probetas de suelo amasado o compactado.

Cronometro

Calibrador Con nonio capaz de medir las dimensiones físicas de la probeta con aproximación de 0.1 mm.

________________________________________________________________________________________

Balanza

Horno



4. PRO CEDI MI ENTO

a. Se miden tres alturas de la probeta cada una separada 120 grados de la otra y tres

diámetros en las tres líneas imaginarias centrales que resultan de dividir la probeta en cuartos, con una precisión de 0.1 mm mediante un calibrador con nonio o un objeto análogo.

b. Se determina la masa de la muestra. c. Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente centrada. } d. Por medio de un accionamiento se logra que la probeta toque a la placa superior de la

prensa. Luego se pone en cero el indicador de deformaciones. e. El ensayo se podrá hacer controlando la deformación o controlando la carga. Para el caso

de la deformación controlada, se acciona la prensa de modo que la velocidad de deformación unitaria de la probeta esté comprendida entre 0.5% y 2% por minuto.

f. Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30 segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial del 15% (lo que antes suceda). Se escogerá una velocidad en que la rotura ocurra en un lapso entre 1 y 10 minutos. En el caso de materiales muy blandos que exhiben deformaciones mayores a la falla, deberán ensayarse a una rata mayor de deformación y lo inverso para los materiales duros o quebradizos. Si se trata de una probeta de suelo muy duro, en la cual la deformación a la rotura sea muy pequeña, la curva esfuerzo-deformación no quedará debidamente representada en dicho gráfico. En ese caso, es posible despreciar el aumento de sección durante la carga.

g. Cuando se empleen esfuerzos controlados, se aplicará la carga para que produzca una deformación axial a una rata de 0.50% a 2% por minuto y se registrarán los esfuerzos y las deformaciones cada 30 segundos. La rata de deformación se regulará en tal forma que la falla de probetas sin refrenta nunca sobrepase de 10 minutos. La carga se deberá proseguir hasta que decrezcan los valores de la carga con el aumento de sección que se

________________________________________________________________________________________ produce en la probeta durante la rotura, lo cual se traduce en una disminución del esfuerzo aplicado.

h. Se hace un esquema de la forma de rotura. Si la rotura se produce a través de un plano inclinado, es conveniente medir el ángulo de inclinación de dicho plano.

i. De la parte de la probeta en donde se ha producido la rotura se toma una pequeña muestra en el recipiente y se determina su humedad. También se determina la humedad de toda probeta.

5. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 9

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos Longitud inicial de la muestra,

Lo (mm)

Longitud final de la muestra,

Lf (mm)

Área en la parte superior de la probeta,

At (cm2)

Área en la parte media de la probeta, Am

(cm2)

Área en la parte inferior de la probeta,

Ab (cm2)

Carga aplicada, P

C Á L C U L O S

a. Deformación unitaria:

ΔL: cambio en longitud de la muestra, igual al cambio entre la lectura inicial y final del indicador de deformación

b. Área sección trasversal promedio:

c. Esfuerzo:


Datos

Deformación unitaria Área trasversal promedio (cm2) Esfuerzo, σc (KPa)

________________________________________________________________________________________ Por medio de la resistencia a la compresión inconfinada, se puede clasificar la consistencia del suelo por medio de la siguiente tabla:

TABLA 8CO NSI STENC IA DE L SUELO (TOM ADO NO RMA I NV -E-15 2-0 7 )


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PAVIMENTOS Y LABORATORIO

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 1

ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN

1. OBJETIVO S

Determinar el punto óptimo de humedad al que el material granular llega a su densidad máxima.


Compactación de los Suelos: La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo

suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades.

3. EQUIPO S

Equipos


Moldes

Los moldes deberán ser cilíndricos, de paredes sólidas, fabricados con metal y con las dimensiones y capacidades mostradas más adelante. Deberán tener collares ajustable de aproximadamente 60 mm (2.373") de altura, que permitan la preparación de muestras compactadas de mezclas de suelo con agua con la altura y el volumen deseados. El conjunto de molde y collar deberán estar construidos de tal manera que se puedan ajustar firmemente a una placa hecha del mismo material.

Martillo

Un martillo metálico con una masa de 4.536 ± 0.009 Kg. (10.0 ±0.02 lb), que tenga una cara plana circular de diámetro de 50.80 ± 0.25mm (2.000 ± 0.01"). El diámetro real de servicio no podrá ser menor de 50.42mm (1.985”). El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 457 ± 2 mm (18.0 ± 0.06") por encima de la altura del suelo. La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, de diámetro no menor de 9.5 mm (3/8"), espaciados aproximadamente a 90° (1.57 rad) y 19 mm (3/4") de cada extremo, y deberá tener suficiente luz libre, para que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.

________________________________________________________________________________________

Balanzas

Una de 11.5 Kg. de capacidad y 5 g de sensibilidad, cuando se usan para pesar moldes de 152.4 mm (6") con suelos húmedos compactados; cuando se usa el molde de 101.6 mm (4"), puede emplearse una balanza de menor capacidad si la sensibilidad y aproximación es de 5 g. También se requiere otra balanza de 1kg de capacidad con sensibilidad de 0.1 g.

Horno

Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5°C (230 + 9°F) para el secado de las muestras.

Regla metálica

De acero endurecido, de borde recto, al menos de 250 mm (10") de largo. Deberá tener un borde biselado y al menos una cara plana en sentido longitudinal (usada para el corte final del suelo).

Tamices

De 50, 19.0 y 4.75 mm (2", 3/4" y No.4).

Recipientes

Para determinar la humedad de las muestras, elaborados en metal u otro material adecuado, con cierres que ajusten herméticamente para evitar la pérdida de humedad durante el pesaje.

Herramientas misceláneas

Tales como cazuelas para mezclado, espátulas, etc., o un dispositivo mecánico adecuado para mezclar las muestras de suelo con diversas cantidades de agua.

________________________________________________________________________________________


Durante el proceso constructivo de una vía, de indispensable lograr dejar todos los materiales granulares a utilizar en sus condiciones óptimas. El proceso de compactación es uno de los más importantes para lograr una optimización del material granular, en cuanto a capacidad portante e impermeabilidad. Para ello se debe saber después de que numero de pasadas, con el compactador seleccionado, el suelo llega a la compactación deseada. Dicha compactación deseada se da cuando el suelo ha llegado a su densidad máxima, determinada por medio el ensayo de Proctor Modificado.

5. PRO CEDI MI ENTO

Existen distintos métodos para realizar este ensayo y se describen a continuación. 5.1. Método A

5.1.1. Preparación de la Muestra:

En caso dado que la muestra este húmeda, se debe secar hasta que esta llegue a un punto donde se pueda “romper” bajo la acción de una espátula. El secado se puede hacer al aire o en un horno a una temperatura no mayor a 60°C.

Ahora se tamiza una cantidad del suelo pulverizado representativo del tamiz No. 4.

Se toma 3 Kg de muestra. 5.1.2. Procedimiento:

Se mezcla la muestra con agua suficiente para humedecerla por completo.

Se compacta el suelo en un molde de 101,6 mm de diámetro, en 5 capas aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 25 golpes distribuidos con el martillo con una caída libre de 457 mm por encima de la altura aproximada del suelo.

Se retira el collar de extensión y se recorta cuidadosamente el suelo compactado que sobresalga de la parte superior del molde utilizando la regla metálica. Los huecos que hayan quedado en la muestra compactada se deberá llenar con el mismo material.

Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 1060,44 (1/0,000943 m

3) y se anota el resultado como la masa unitaria húmeda, δh1.

Luego se toma una muestra de suelo compactado en el molde y se pesa, luego se pone a secar en un horno a 110 ± 5°C por un tiempo de 12 horas mínimo o hasta tener una masa constante. Para este paso no se debe tomar una muestra menor a 300 gr.

Luego se repite todo hasta que disminuya o no halla cambio en la masa unitaria húmeda, δh.

5.2. Método B 5.2.1. Preparación de la Muestra:

La muestra se prepara de la misma manera que el método A, pero en este caso la masa aproximada es de 7 Kg.

________________________________________________________________________________________

5.2.2. Procedimiento:

Se debe hacer el mismo procedimiento del método A, excepto en lo siguiente:

o Se compacta la muestra en un molde de 152,4 mm de diámetro, en 5 capas aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 56 golpes distribuidos uniformemente.

o Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 470,80 (1/0,002124 m


5.3. Método C 5.3.1. Preparación de la muestra:

En caso dado que la muestra este húmeda, se debe secar hasta que esta llegue a un punto donde se pueda “romper” bajo la acción de una espátula. El secado se puede hacer al aire o en un horno a una temperatura no mayor a 60°C.

Ahora se tamiza una cantidad del suelo pulverizado representativo del tamiz de ¾”.

Se selecciona una muestra de 5 Kg.

5.3.2. Procedimiento:

Se mezcla la muestra con agua suficiente para humedecerla por completo.

Se compacta el suelo en un molde de 101,6 mm de diámetro, en 5 capas aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 25 golpes distribuidos con el martillo con una caída libre de 457 mm por encima de la altura aproximada del suelo.

Se retira el collar de extensión y se recorta cuidadosamente el suelo compactado que sobresalga de la parte superior del molde utilizando la regla metálica. Los huecos que hayan quedado en la muestra compactada se deberá llenar con el mismo material.

Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 1060,44 (1/0,000943 m


Luego se toma una muestra de suelo compactado en el molde y se pesa, luego se pone a secar en un horno a 110 ± 5°C por un tiempo de 12 horas mínimo o hasta tener una masa constante. Para este paso no se debe tomar una muestra menor a 300 gr.

Luego se repite todo hasta que disminuya o no halla cambio en la masa unitaria húmeda, δh.

5.4. Método D 5.4.1. Preparación de la Muestra:

La muestra se prepara de la misma manera que el método C, pero en este caso la masa aproximada es de 11 Kg.

________________________________________________________________________________________ 5.4.2. Procedimiento:

Se debe hacer el mismo procedimiento del método C, excepto en lo siguiente: o Se compacta la muestra en un molde de 152,4 mm de diámetro, en 5 capas

aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 56 golpes distribuidos uniformemente.

o Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 471 (1/0,002124 m


6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 1

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Muestra Compactada No.

Masa unitaria húmeda, δh1

(Kg/m3)

C Á L C U L O S

a. Porcentaje de humedad en la muestra con base en la masa seca del suelo en el horno:

A: Masa del recipiente y del suelo húmedo. B: Masa del recipiente y del suelo seco. C: Masa del recipiente.

4.2 Masa unitaria seca:

δd: Masa unitaria seca. δh: Masa unitaria húmeda.

________________________________________________________________________________________


Muestra Compactada No.

Masa unitaria seca, δd (Kg/m

3)


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 2

DENSIDAD EN TERRENO (MÉTODO CONO DE ARENA)

1. OBJETIVO S

Determinar la densidad de un suelo con poca cantidad de rocas o material grueso.


Densidad: es la magnitud que expresa la relación entre masa y volumen. Es decir cuanto

material hay en un determinado espacio.

3. EQUIPO S

Aparato de cono de arena: debe cumplir con las siguientes características

o Un frasco u otro recipiente el cual pueda contener arena, con una capacidad superior al necesario para llenar el hueco de ensayo y un cono que pueda ser apoyado en la platina de base durante el ensayo. Aproximadamente de 4 litros.

o Una placa de base de metal con un orificio central para recibir el embudo grande. o Arena, La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, tener una densidad y gradación

uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. o Balanza de capacidad de 20 Kg. y sensibilidad de 5 g como mínimo. o Equipo para secado, Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin

de determinar su contenido de humedad.

________________________________________________________________________________________ A continuación se muestra las partes del aparato de cono de arena:

ILUSTRACIÓN 4. PARTES DE UN APARATO CONO DE ARENA

________________________________________________________________________________________


En el desarrollo de una obra civil, como por ejemplo, la construcción de una vía es de vital importancia conocer la densidad del suelo o material granular compactado con el que se está trabajando para la construcción de relleno para base o subbase de la vía; en ocasiones es muy urgente saber ese data que no hay tiempo de hacer un ensayo de proctor modificado o cualquier otro tipo de ensayo de laboratorio que permita conocer la densidad del material, es en ese caso cuando se emplea el cono de arena, para conocer la densidad del material en terreno. Este método no se recomienda para suelos blandos, ni saturados.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Calibración del equipo: Se debe llevar acabo la calibración del aparato cono de arena, dicha

calibración permite conocer la constante del cono o masa de la arena contenida en el embudo grande y la placa de base del aparato de cono de arena, dicho procedimiento se lleva de la siguiente manera

5.1.1. Calibración:

Se llena el aparato con arena.

Se determina la masa del aparato lleno con arena.

Luego la placa debe ser colocada en una superficie plana, limpia y nivelada. Posteriormente el aparato se coloca sobre el orificio de la placa de base, cabe mencionar que durante el ensayo se debe colocar el aparato y placa de base en la misma posición.

Se abre la válvula hasta que cese el flujo de arena. Cuando cese el flujo de arena se cierra inmediatamente la válvula, durante este paso se debe cuidar que la superficie no se mueva ni vibre.

Se retira el aparato de cono de arena y se pesa con la cantidad de arena restante. Luego se calcula la cantidad de arena que se usó para llenar el embudo y la placa base, dicho valor será la constate del aparato de cono de arena.

Este procedimiento se repite mínimo 3 veces y la diferencia o variación entre cada uno no debe ser mayor del 1%.

5.1.2. Densidad de la arena:

Se selecciona un molde con volumen cilíndrico (se recomienda molde de 944 cm3

y 2124 cm3). Se

prepara un montaje para colocar la placa base y el aparato de cono para dejar caer la arena.

Se llena de arena el aparato ensamblado.

Se determina y registra la masa del recipiente de calibración vacío.

Cuando el recipiente de calibración tiene el mismo diámetro del borde flanqueado del orificio de la placa de base, se invierte y se centra el aparato lleno de arena y la placa de base en el recipiente de calibración.

Se abre totalmente la válvula y se deja que la arena llene el recipiente. Cuando cesa el flujo se cierra la válvula.

Se determina la masa del aparato y la arena restante. Se calcula la masa neta de la arena el recipiente de calibración, restando la constante del cono y se registra. También se puede determinar directamente la masa de la arena que lleno el molde de calibración.

________________________________________________________________________________________

Se calcula la densidad de la arena de la siguiente manera:

5.2. Determinación de la densidad del suelo in situ:

Se llena el aparato con la arena acondicionada para la cual se ha determinado la densidad y la constante del cono. Se determina la masa total.

Se coloca la placa de base sobre la superficie plana, verificando que este en contacto con la superficie del suelo alrededor del orificio flanqueado central de la placa. Se marca el contorno de la placa para controlar el movimiento durante el ensayo y, si fuera necesario, se asegura la placa con puntillas enterradas en el perímetro de la placa, o por otro medio, pero sin perturbar el suelo que se va a ensayar.

El volumen del hueco de ensayo depende del tamaño máximo del las partículas del suelo que se ensaya. Los volúmenes del hueco de ensayo deben ser tan grandes como sea practico para reducir errores y no deberá ser inferior a los indicados en la Tabla 1. Se selecciona una profundidad del hueco de tal manera que permita una muestra representativa del suelo. Para control de construcción, la profundidad del hueco debe ser aproximada al espesor de una o mas capas compactadas. El procedimiento para calibrar la arena debe reflejar esta profundidad del hueco.

TABLA 9. VOLÚMENES MÍNIMOS DEL HUECO DE ENSAYO, DE ACUERDO AL TAMAÑO MÁXIMO DE

LAS PARTÍCULAS DEL SUELO A ENSAYAR. (TOMADO NORMA INVIAS-E-161-07)

Se excava el hueco de ensayo a través del orificio central de la placa de base, teniendo cuidado para

no alterar o deformar el suelo alrededor del hueco. Los lados del hueco deberán tener un leve declive hacia dentro y el fondo deberá ser razonablemente plano o cóncavo. El hueco debe quedar tan libre como sea posible de oquedades, partículas sobresalientes y cortes agudos, puesto que pueden afectar la exactitud del ensayo. Se coloca todo el material excavado y cualquier material que se haya aflojado al excavar, en un recipiente hermético, marcado con el número de ensayo para identificación. Se debe tener cuidado de no perder material. Se protege este material contra la pérdida de humedad hasta que se determine la masa y se obtenga una muestra para determinar humedad, de tamaño acorde con los mínimos indicado en la Tabla 2.

________________________________________________________________________________________

TABLA 10. CANTIDADES MÍNIMAS DE MUESTRA PARA DETERMINACIÓN DE HUMEDAD. (TOMADO

NORMA INVIAS-E-161-07)

Se limpia la pestaña del orificio de la placa de base, se invierte el aparato de cono de arena y se coloca el embudo del cono de arena en el orificio flanqueado, en la misma posición marcada durante la calibración. Se eliminan o reducen al mínimo las vibraciones causadas por el personal o los equipos en el área de ensayo. Se abre la válvula y se deja que la arena llene el hueco, el embudo y la placa de base. Es necesario tener cuidado para evitar que el aparato se mueva o vibre cuando la arena está fluyendo. Cuando la arena deja de fluir, se cierra la válvula.

Se determina la masa del aparato con la arena restante, se registra y se calcula la masa de la arena utilizada.

Se determina y se registra la masa húmeda del material que se retiró del hueco de ensayo.

Se mezcla completamente el material y se obtiene, una muestra representativa para determinar el contenido de humedad, Tabla 2, o se usa toda la muestra.

Se determina el contenido de humedad.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 2

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Masa de la arena que se utilizó para llenar el hueco, el embudo y la placa de la base M1 (gr.)

Constante del cono M2 (gr.)

Densidad de la arena δ1 (gr/cm

3)

Masa húmeda del material removido

del hueco del ensayo M3 (gr.)

Contenido de humedad del

material removido del hueco de ensayo (%)

C Á L C U L O S

a. Volumen del hueco de ensayo

4.2 Masa seca del material removido del hueco de ensayo (M4):

4.3 Densidad húmeda del material de ensayo (δm):

4.4 Densidad seca del material de ensayo (δd):

________________________________________________________________________________________


Resultados

Densidad Húmeda (gr/cm

3)

Densidad Seca (gr/cm

3)


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 3

CBR EN LABORATORIO

1. OBJETIVO S

Determinar la capacidad portante de suelo.


CBR: representa el índice de resistencia del suelo. Este método de ensayo esta proyectado, mas

no limitado, para la evaluación de la resistencia de materiales cohesivos que contengan máximos de partículas de menos de 19mm.

3. EQUIPO S

Equipos


Prensa

Utilizada para forzar la penetración de un pistón en el espécimen. Debe tener una capacidad suficiente para penetrar el pistón en el espécimen a una velocidad de 1.27 mm/min (0.05”/min) y hasta una profundidad de 12.7 mm (0.5”).

Moldes

De metal, cilíndricos, de 152,4 mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm ( 7 ± 0.018") de altura, provisto de un collar suplementario de 51 mm (2.0") de altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de espesor. Las perforaciones de la base deberán ser por lo menos 20 uniformemente espaciadas dentro de la circunferencia del molde, no excederán de 1,6 mm (1/16”) de diámetro (Figura 1). La base se deberá poder ajustar a cualquier extremo del molde.

________________________________________________________________________________________

Disco Espaciador

De forma circular, metálico, de 150.8 ± 0.8mm (5 15/16”± 1/32”) de diámetro y de 61.37 ± 0.25 mm (2.416 ± 0.01") de espesor, para insertarlo como falso fondo en el molde cilíndrico durante la compactación.

Martillo

Un martillo metálico con una masa de 4.536 ± 0.009 Kg. (10.0 ±0.02 lb), que tenga una cara plana circular de diámetro de 50.80 ± 0.25mm (2.000 ± 0.01"). El diámetro real de servicio no podrá ser menor de 50.42mm (1.985”). El martillo deberá estar provisto de una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 457 ± 2 mm (18.0 ± 0.06") por encima de la altura del suelo. La guía deberá tener al menos 4 agujeros de ventilación, de diámetro no menor de 9.5 mm (3/8"), espaciados aproximadamente a 90° (1.57 rad) y 19 mm (3/4") de cada extremo, y deberá tener suficiente luz libre, para que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.

Aparato medidor de expansión

Una placa de metal perforada, por cada molde, de 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro, cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de diámetro. Estará provista de un vástago en el centro con un sistema de tornillo que permita regular su altura.

Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde, que lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro), cuyo vástago coincida con el de la placa, de forma que permita controlar la posición de éste y medir la expansión, con aproximación de 0.025 mm(0.001").

Sobrecargas metálicas

Unas diez por cada molde, una anular y las restantes ranuradas, con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5 ± 0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro exterior y la anular con 54 mm de diámetro en el orificio central.

Pistón de penetración

Cilíndrico, metálico de 49.63 ± 0.13 mm de diámetro (1.954 ± 0.005"), área de 1935 mm² (3 pulg²) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de penetración con las sobrecargas, pero nunca menor de 101.6 mm (4").

________________________________________________________________________________________

Deformímetro

Con recorrido mínimo de 25 mm (1") y divisiones en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración del pistón en la muestra.

Tanque

Con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes en agua.

Horno

Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5°C (230 + 9°F) para el secado de las muestras.

Balanzas

Una de 20 kg de capacidad, y otra de 1000 g con sensibilidades de 5 g y 0.1 g respectivamente.


Como es bien sabido, el ensayo de CBR es empleado para determinar la resistencia de los materiales empleados para subrasante, subbase y base en unas condiciones de humedad y densidad, cabe aclarar que también es empleado para materiales reciclados para emplearlo en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje, por esta razón el ensayo de CBR es parte importante de los datos necesarios para diseño de pavimentos flexibles.

5. PRO CEDI MI ENTO

Como primera medida se debe determinar el contenido de humedad inicial de la muestra, para poder determinar cuánta agua se le debe verter a la muestra (de 5500g) y de esta manera llevarla a la humedad optima, la cual es obtenida por medio del ensayo de proctor modificado.

Luego de esto se preparan 5 capas de 1100 g para ser compactados en los moldes, la cantidad de golpes para compactar son 12, 25 o 56 golpes, dichos golpes se realizan con el martillo de compactación. Cabe aclarar que normalmente se hacer 3 especímenes compactados a 12, 25 y 56

________________________________________________________________________________________ golpes respectivamente, pero en la normativa INVIAS 148 - 07 aclara que en algunos casos se han realizado ensayos de CBR solo con un espécimen.

Luego de realizar la compactación de las 5 capas de 1100 cada una y con un número de golpes determinados, se pesa el molde más la muestra y se procede a colocar las sobrecargas metálicas.

Seguido de esto se pone el dial, apoyado en el trípode, y se toma la medida en cero.

Luego el molde con la muestra y las sobrecargas metálicas, son sumergidas por un tiempo de 24 horas si se trata de suelos granulares que se saturen de agua rápidamente y si los ensayos muestran que esto no afecta los resultados. Para algunos suelos arcillosos puede ser necesario un período de inmersión superior a 4 días.

Después de que pasa el tiempo necesario de sumergida la muestra, se vuelve a leer el deformímetro para medir el hinchamiento. Si es posible, se deja el trípode en su posición, sin moverlo durante todo el período de inmersión; no obstante, si fuera preciso, después de la primera lectura se puede retirar, marcando la posición de las patas en el borde del molde para poderla repetir en lecturas sucesivas. La expansión se calcula como un porcentaje de la altura inicial del espécimen.

Después del período de inmersión se saca el molde del tanque y se vierte el agua retenida en la parte superior del mismo, sosteniendo firmemente la placa y sobrecarga en su posición. Se deja escurrir el molde durante 15 minutos en su posición normal y, a continuación, se retiran las sobrecargas y la placa perforada. Inmediatamente, se pesa y se procede al ensayo de penetración.

Para la penetración Se coloca sobre el espécimen las mismas sobrecargas que tuvo durante el período de inmersión. Para evitar el empuje hacia arriba del suelo dentro del agujero de las pesas de sobrecarga, es conveniente asentar el pistón luego de poner la primera sobrecarga sobre la muestra. Para ello, previamente se ha llevado el conjunto a la prensa y colocado el pistón de penetración en el orificio central de la sobrecarga anular. Después de aplicar la carga de asentamiento se coloca el resto de las sobrecargas alrededor del pistón.

Se monta el dial medidor de manera que se pueda medir la penetración del pistón y se aplica una carga de 44 N (10 lb) para que el pistón asiente. Seguidamente, se sitúan en cero los diales medidores, el del anillo dinamométrico, u otro dispositivo para medir la carga, y el de control de la penetración. Para evitar que la lectura de penetración se vea afectada por la lectura del anillo de carga, el control de penetración se deberá apoyar entre el pistón y la muestra o e l molde.

Se aplica la carga sobre el pistón de penetración mediante el gato o mecanismo correspondiente de la prensa, con una velocidad de penetración uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto. Las prensas manuales no pre paradas para trabajar a esta velocidad de forma automática se controlarán mediante el deformímetro de penetración y un cronómetro. Se anotan las lecturas de la carga para las siguientes penetraciones:

________________________________________________________________________________________

Finalmente, se desmonta el molde y se toma de los 25 mm (1”) superiores, en la zona próxima a donde se hizo la penetración, una muestra para determinar su humedad. Su masa deberá ser de al menos 100 g si el suelo ensayado es de grano fino y de 500 g si es granular.

6. B IBLIO GR AFÍ A


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 3

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

C Á L C U L O S

a. Humedad de compactación: consiste en la masa en gramos que hay que añadir al suelo

para que alcance la humedad prefijada.

(

) (

)

Ww: masa de agua a añadir (gr.) Wo: % humedad inicial Wp: % humedad prefijada Wh: masa húmeda de la porción de suelo

3.2 Agua absorbida:

Ma.i.: humedad antes de inmersión Md.i.: humedad después de inmersión

3.3 Curva esfuerzo-penetración: Se calcula la presión aplicada por el pistón para cada penetración indicada en la Sección 5.4 y se dibuja la curva para obtener las presiones reales de penetración a partir de los datos de prueba; el punto cero de la curva se debe ajusta r para corregir las irregularidades de la superficie de la muestra, que afectan la forma inicial de la curva. Se dibuja una curva por muestra ensayada.

3.4 Expansión:

L1: Lectura inicial en mm L2: Lectura final en mm

________________________________________________________________________________________

3.5 Valor de la relación de soporte (CBR): Se llama valor de la relación de soporte (índice CBR), al tanto por ciento de la presión ejercida por el pistón sobre el suelo, para una penetración determinada, con relación a la presión correspondiente a la misma penetración en una muestra patrón. Las características de la muestra patrón son las siguientes:

Para calcular el índice CBR se procede como sigue:

3.5.1 Se dibuja una curva que relacione las presiones (ordenadas) y las penetraciones (abscisas), y se observa si esta curva presenta un punto de inflexión. Si no presenta punto de inflexión se toman de la curva los valores de presión correspondientes a 2.54 y 5.08 mm (0,1" y 0,2") de penetración. Si la curva presenta un punto de inflexión, la tangente a la curva en ese punto cortará el eje de abscisas en otro punto, (0 corregido), el cual se toma como nuevo origen para la determinación de las presiones correspondientes a 2,54 y 5,08 mm.

3.5.2 Con los valores de penetración obtenidos como se acaba de indicar, se calculan los valores

de Relación de Soporte correspondientes, dividiendo las presiones correspondientes por

________________________________________________________________________________________ los esfuerzos de referencia 6.9 MPa (1000lb/plg²) y 10.3 MPa (1500 lb/plg²) respectivamente, y se multiplica por 100. La relación de soporte reportada para el suelo es

normalmente la de 2.54 mm (0.1") de penetración. Cuando la relación a 5.08 mm (0.2") de penetración resulta ser mayor, se repite el ensayo. Si el ensayo de comprobación da un resultado similar, se usa la relación de soporte para 5.08 mm (0.2") de penetración.

3.5 CBR de diseño para un solo contenido de humedad (humedad óptima): Usando los datos

obtenidos de los tres especímenes, se dibuja la curva densidad seca-CBR. El CBR de diseño puede, entonces, ser determinado al porcentaje deseado de la densidad seca máxima, normalmente correspondiente al porcentaje mínimo especificado para el control de compactación en obra.

3.6 CBR de diseño para un rango de contenidos de humedad: Se trazan las curvas de compactación y de humedad de compactación y CBR corregido con los datos de las pruebas para las tres energías de compactación. Igualmente, se elaboran las curvas de Densidad Seca-CBR para las humedades dentro del rango especificado. Para el propósito del informe, se selecciona el CBR más bajo dentro del rango especificado de contenido de humedad, que tenga una masa unitaria seca que este entre la mínima especificada y la masa unitaria seca producida por compactación dentro del rango de contenido de agua. Se debe reportar la expansión para la combinación densidad – humedad seleccionada.


Resultados

Masa de agua a añadir (gr)

% Expansión Agua absorbida Valor de CBR (%)


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________ C O N C L U S I O N E S

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 4

PUNTO DE LLAMA E IGNI CIÓN

1. OBJETIVO S

Determinar la temperatura máxima a la que un material pétreo puede estar expuesto antes de que se produzca fuego.


Punto de llama e ignición: Se denomina Punto de ignición o Punto de llama de una

materia combustible al conjunto de condiciones físicas (presión, temperatura) necesarias para que la sustancia empiece a arder y se mantenga la llama sin necesidad de añadir calor exterior.

3. EQUIPO S

Equipos

Equipo Descripción

Aparato de copa abierta Cleveland. (operación manual)

Este aparato consta de la copa de ensayo, placa de calentamiento, aplicador de la llama, calentador y soportes.

Placa de calentamiento

Se compondrá de dos platinas, una metálica, de bronce, hierro dulce o de acero, y la otra de asbesto duro. La platina metálica deberá tener un orificio en el centro y un área de depresión plana alrededor del orificio, a manera de escalón, en la cual se soporta la copa. La platina de asbesto también tendrá un orificio en el centro, pero de diámetro mayor, de tal forma que al colocarla sobre la platina metálica, no cubra el escalón de ésta.

Aplicador de la llama de ensayo

Deberá ser de cualquier diseño adecuado, pero la boquilla deberá ser de 1.6 ± 0.05 mm (1/16") de diámetro en el extremo y el orificio deberá tener un diámetro aproximado de 0.8 ± 0.05 mm (1/32"). Deberá estar montado de tal forma que permita la repetición automática del barrido de la llama de ensayo sobre la muestra, el cual se puede hacer girando el orificio de la boquilla en un arco de circunferencia con un radio no menor de 150 mm (6").

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

________________________________________________________________________________________

Calentador

Puede ser sustituido por cualquier fuente conveniente, el uso de un quemador de gas o una lámpara de alcohol están permitidos, Es preferible que el calentador sea controlado por un transformador de voltaje variable

Protector

Se recomienda utilizar un protector (caja protectora) con base cuadrada de 460 mm (18") de lado por 610 mm (24") de altura y que tenga un frente abierto.

Termómetro

Un termómetro que tenga un rango de temperatura de -6° a +400° C (20° a 760° F) de acuerdo con las especificaciones de la ASTM E-1, que correspondan a la referencia 11C, 28C o 11F o con las del IP para 28° C y 28° F.

Mordaza de nivel de llenado

Es un dispositivo que ayuda a proporcionar un ajuste de la muestra en el nivel marcado en la copa, puede ser fabricado con un metal apropiado de sección más pequeña.

4. AP LI CACIÓN A LA IN GENIERÍA

Para la construcción de una vía utilizando materiales bituminosos, es sabido que dichos materiales son inflamables debido a su composición química, es por esto que se debe conocer a que temperatura se prendera fuego en el material bituminoso.

5. PRO CEDI MI ENTO

El desarrollo de esta práctica de laboratorio, se puede realizar por medio de dos métodos. Uno es cuando se emplea un equipo manual, y otro cuando se emplea un equipo mecánico. Empleando un equipo manual:

1. La copa debe ser llenada con el material, a cualquier temperatura que no exceda 56°C por

encima del punto de ignición esperado. La muestra debe llegar hasta la parte superior del mecanismo donde está la línea de llenado. Se deben eliminar las burbujas de aire que queden en la superficie de la muestra con un objeto puntiagudo.

2. Se enciende la llama de ensayo y se ajusta a un diámetro entre 3. 8 y 5.4 mm. 3. La cantidad de calor aplicado inicialmente deberá tener un incremento de temperatura de

la muestra de 14° a 17°C por minuto. En el momento en el que la muestra llegue a una temperatura de 56°C por debajo del punto de ignición esperado, se disminuye la temperatura de manera que en los últimos 28°C antes de llegar al punto de ignición, de manera que el incremento de temperatura sea de 5° a 6°C por minuto.

________________________________________________________________________________________ 4. Cuando se llegue a 28° C bajo el punto de ignición, se empieza a aplicar la llama de ensayo,

una vez por cada aumento de 2° C. Se pasa la llama de ensayo a través del centro de la copa, con un movimiento suave y continuo, bien sea en una línea recta o a lo largo del arco de una circunferencia que tenga un radio de al menos 150 ± 0.1 mm. El centro de la llama de prueba se debe mover en un plano horizontal que esté a no más de 2.5 mm por encima del plano del borde superior de la copa, pasando primero en una dirección, y la siguiente vez en la dirección opuesta. El tiempo empleado para efectuar un barrido de la llama de ensayo a través de la copa deberá ser de alrededor de 1 ± 0.1 segundos. Durante los últimos 28° C de aumento de temperatura antes del punto de ignición, se debe evitar la perturbación de los vapores en la copa de ensayo por movimientos repentinos o por respirar cerca de la copa.

5. Si persiste espuma encima del espécimen de ensayo durante los últimos 28° C, se eleva la temperatura sin sobrepasar la esperada para el punto de ignición, se termina el ensayo y omite cualquier resultado.

6. Cuando se ensayen materiales donde la temperatura esperada de punto de ignición no se conozca, se debe llevar el material en la copa de ensayo a una temperatura no mayor a 50° C, o cuando el material lo requiera éste será calentado antes de colocarlo en la copa y posteriormente se llevará a esta temperatura.

7. Para determinar el punto de llama, se continúa calentando la muestra tal como se indica en el paso No. 4, de tal manera, que la temperatura se aumente a una rata de 5° a 6° C por minuto. Se continúa con la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2° C hasta que se obtenga el punto de ignición tal como se menciona en el paso No. 4.

8. Se registra el punto de ignición observado, la lectura en el aparto de medida de temperatura y el tiempo del ensayo en el que se distingue una llama producida por la ignición en el interior de la copa.

9. Se debe tener en cuenta que la muestra tiene ignición cuando una larga flama aparece instantáneamente y se propaga sobre toda la superficie del espécimen. Se hace referencia a esto debido a que durante la aplicación de la llama puede causar una aureola azulada o una flama abundante antes del verdadero punto de ignición, este no se considera como el verdadero punto de ignición, por lo tanto, debe ser ignorado.

10. Si el punto de ignición es detectado en la primera aplicación de la llama, el ensayo deberá ser interrumpido, los resultados serán descartados y se repetirá nuevamente el ensayo con una muestra fresca. La primera aplicación de la llama sobre la muestra fresca se deberá realizar a una temperatura menor a 28° C, de la hallada cuando el punto de ignición fue detectado en la primera aplicación.

11. Para determinar el punto de llama, se continua calentando el espécimen, después de registrar el punto de ignición, con incrementos de temperatura deben ser de 5° a 6° C por minuto, se continúa la aplicación de la llama a intervalos de 2° C, hasta que el espécimen se encienda y las sustancias permanezcan quemándose por lo menos durante 5 segundos. Se registra la temperatura de ensayo del espécimen, cuando la flama que cause la ignición sea aplicada. Se mantiene ardiendo el espécimen y se observa el punto de llama.

Empleando un equipo automático:

1. El equipo automático deberá ser capaz de desarrollar el procedimiento de un equipo manual mencionado en los pasos 1, 2 y 3 del método anterior, incluyendo la aplicación de la llama, la determinación del punto de ignición, o de llama o de ambos y registrarlos.

2. Se llena la copa con la muestra hasta que la cima del menisco quede exactamente en la línea de llenado y coloque la copa en el centro del horno o calentador. La temperatura de la copa y de la muestra de ensayo no excederá en 56° C por debajo del punto de ignición

________________________________________________________________________________________ esperado. Si se adiciona demasiada muestra a la copa, se debe remover el exceso usando una pipeta, se limpia la copa por fuera y se enrasa. Se eliminan las burbujas de aire que se forman en la superficie del espécimen con un implemento puntiagudo y se mantiene el nivel requerido en la copa. Si persiste la presencia de espuma durante el ensayo, se debe dar por terminado este proceso y se omiten los resultados.

3. Las muestras viscosas se deberán calentar hasta que sean razonablemente fluidas antes de ser vertidas dentro de la copa, sin embargo la temperatura de la muestra durante el calentamiento no excederá los 56° C por debajo del punto de ignición, se enciende la llama de ensayo y se ajusta a un diámetro entre 3. 8 y 5.4 mm.

4. Se enciende el equipo automático, según el manual de instrucciones del usuario y se continúa con el proceso descrito en el paso 11 del método anterior.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 4

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Punto de ignición Punto de llama

C Á L C U L O S

a. Corrección del punto de ignición: esta corrección dependerá de la presión real barométrica

real ambiente, la cual no debe diferir de 760mm de mercurio (101,3 MPa), en caso de que si difiere, la corrección se calculara de las siguientes maneras (según unidades de temperatura): o Para temperatura medida en °C:

°C = punto de ignición observado en °C. P = presión barométrica ambiente en mm de mercurio. K = presión barométrica en KPa. o Para temperatura medida en °F:

°F = punto de ignición observado en °F. P = presión barométrica ambiente en mm de mercurio.

________________________________________________________________________________________


Resultados

Punto de ignición (corregida)

Punto de llama


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 5

PUNTO DE ABLANDAMIENT O (ANILLO Y BOLA)

1. OBJETIVO S

Determinar el punto de ablandamiento de productos bituminosos en el intervalo de 30° a 157° C.


Punto de ablandamiento: Es la temperatura a la cual el cemento asfáltico se vuelve lo

suficientemente blando como para comenzar fluir. Se suele suponer, en términos amplios, que la consistencia en este punto es equivalente a la que presenta cuando su penetración es 800 (0.1mm).

3. EQUIPO S

Equipos

Equipo Descripción

Anillos

Platos de base

Hechos de material no absorbente, con espesor suficiente para prevenir la deformación y de tamaño adecuado (50 x 75 mm (2 x 3”)) para mantener dos o más anillos. Los platos serán planos.

Bolas

Esferas de acero, de 9.5 mm de diámetro (3/8"), pesando cada una 3.5 ± 0.05 g.

Guía para bolas De bronce.

Recipiente para baño

Recipiente de vidrio que se pueda calentar, con un diámetro interno no menor de 85 mm, y altura entre la base y el borde de 120 mm como mínimo, con capacidad de 800 ml.

Soporte de anillos y montaje completo

Un soporte de bronce diseñado, para sostener los dos anillos en posición horizontal. El montaje, con la base de los anillos colocada 25 mm (1") por encima de la superficie superior del plato de base. La superficie inferior de este último deberá estar 16 ± 3 mm (5/8 ± 1/8") por encima del fondo del baño.

________________________________________________________________________________________

Termómetros

Existen dos tipos de termómetros uno de 15°C y otro de 16°C, con un intervalo de temperatura de -2°C a 80°C para el de 15°C, y de 30°C a 200°C para el de 16°C. El termómetro adecuado se colocará en el montaje, cuidando que el extremo del bulbo esté a nivel con el fondo de los anillos y dentro de los 13 mm (0.5") alrededor de ellos, pero sin tocar los anillos ni el soporte.

Líquido para baño

Agua destilada recién hervida, para evitar formación de burbujas sobre la superficie de la muestra.


En la construcción de una vía, se debe contar con materiales de excelente calidad para poder cumplir con cada una de las expectativas y garantizar la vida útil de la vía. La determinación de punto de ablandamiento es uno de los parámetros de calidad que se le realiza a productos asfalticos para lo mencionado anteriormente.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se realiza un baño con agua destilada recién hervida, para ablandamiento esperado entre 30° y 80° C (86° y 176° F); se debe usar un termómetro 15C (ó 15F). La temperatura, al comenzar el baño, deberá ser de 5° ± 1° C (41° ± 2° F).

A continuación se hace un montaje apropiado en un lugar que tenga buena ventilación, colocando los anillos con la muestra asfáltica, termómetros, las guías para las bolas y se llena con el baño de agua hasta una altura de 105±3mm.

Se calienta suavemente todo el montaje en el baño de agua, para que se alcance y mantenga durante 15 minutos la temperatura de 5° ± 1° C (41° ± 2° F), además se debe tener cuidado de no contaminar el líquido del baño.

Utilizando unas pinzas se colocan las bolas en la guía para poder centrarlas.

Se aumenta la temperatura de una manera pausada, para poder mantener una elevación constante de temperatura de 5°C/min.

Se debe esperar a que cada bola este rodeada por el producto bituminoso, es decir, hasta que cada bola toque el fondo. Se toma el registro de temperatura mostrada por el termómetro cuando ocurra lo mencionado anteriormente.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 5

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Resultados

Punto de Ablandamiento (°C)

Tiempo aproximado (min.)


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 6

VISCOSIDAD DE ASFALTOS (SAYBOLT FUROL)

1. OBJETIVO S

Determinar la viscosidad del asfalto a la temperatura más alta que el pavimento suelo experimentar durante su vida útil.


Viscosidad Saybolt Furol: Es el tiempo en segundos, corregido, durante el cual fluyen 60 ml de

muestra a través de un orificio Furol calibrado bajo condiciones específicas. El valor de la viscosidad se informa en segundos Saybolt Furol (SSF) a una temperatura especificada. La palabra Furol es una contracción de las palabras "Fuel and road oils" (aceites y combustibles para carreteras).

3. EQUIPO S

Equipos


Viscosímetro Saybolt

El viscosímetro se deberá construir de metal no corrosivo, con las dimensiones mostradas. La punta del orificio, Furol o Universal, se puede fabricar como una parte sustituible. Debe tener una tuerca en el extremo inferior del mismo para asegurarlo en el baño. Se debe contar con un corcho u otro medio para evitar el flujo de la muestra antes de iniciar el ensayo. Una pequeña cadena o una cuerda se puede unir al corcho para facilitar su remoción.

Baño

Es un recipiente con un líquido, en el cual se introduce el viscosímetro, con el fin de garantizar una posición vertical del mismo, y proporcionar un aislamiento térmico, provisto con una espiral controlada termostáticamente, que calienta o enfría el baño para que esté dentro de los valores medios especificados en la Tabla 2. Los calentadores y la espiral se deben colocar a una distancia mínima de 75 mm (3") del viscosímetro. Debe contar con dispositivos para mantener el líquido del baño al menos a 6 mm (0.25") por encima del borde del rebosadero de flujo.

________________________________________________________________________________________

Pipeta

Termómetros

Embudo con filtro

Equipado con tamices intercambiables de 850μm (No.20), 150 μm (No.100) y 75 μm (No.200). También, se pueden emplear embudos con filtro de diseño adecuado.

Matraz recibidor

Cronometro

Graduado en décimas (1/10) de segundo y con aproximación a 0.1%, cuando se realiza el ensayo durante un período de 60 minutos. Se pueden aceptar cronómetros eléctricos si son operados en un circuito de frecuencia controlada.


A lo largo de la vida útil de un pavimento sus características varían por factores externos; uno de esos factores es la temperatura la cual puede ocasionar cambios como por ejemplo en la viscosidad, es por eso que al determinar el tipo de asfalto se debe saber a qué temperatura la viscosidad cambia significativamente.

5. PRO CEDI MI ENTO

1. Se selecciona la temperatura para el ensayo las cuales pueden ser de 25, 37.8, 50 y 98.9°C. 2. Se inserta un tapón de corcho, que tenga una cuerda unida para removerlo fácilmente,

dentro de la cámara de aire en el fondo del viscosímetro. El corcho se deberá ajustar suficientemente, para evitar el escape de aire, lo cual se evidencia por la ausencia de aceite sobre el corcho cuando éste se retira más tarde.

3. Si la temperatura escogida para el ensayo está por encima de la temperatura ambiente, el ensayo se puede apresurar calentando previamente la muestra en su recipiente original, no más de 1.7°C por encima de la temperatura de ensayo. Se debe tener cuidado con que nunca se precaliente la muestra dentro de los 28°C cercanos a su punto de llama, puesto que las pérdidas por volatilidad, pueden alterar su composición.

________________________________________________________________________________________ 4. Se agita bien la muestra y se tamiza a través del embudo filtrador con malla de alambre de

150 μm (No.100), forzándola a caer directamente dentro del viscosímetro, hasta que el nivel quede por encima del borde de rebose.

5. Para obtener una muestra representativa, se calienta ésta en el recipiente original a una temperatura cercana a los 50° C revolviéndola y agitándola. Se sondea la parte inferior del recipiente con una varilla, para tener la certeza de que todo el material ceroso está en solución.

6. Se vierten 100 ml dentro del frasco Erlenmeyer de 125 ml, se tapa suavemente con el tapón de corcho o goma.

7. Se sumerge el frasco en el baño con agua en ebullición por 30 minutos. A continuación se muestra un listado con los líquidos recomendados para realizar el baño:

TABLA 11. L ÍQUIDOS DE BAÑO RECOMENDADOS(TOMADO NORMA INVIAS-E-714-07)

8. Se mezcla adecuadamente, se saca del baño y se tamiza la muestra a través de la malla de

75 μm (No 200) directamente en el viscosímetro por medio de un embudo filtrante, hasta que rebose el nivel del borde. Se debe completar el ensayo de viscosidad dentro de una hora después del precalentamiento. El material se deberá vaciar dentro del viscosímetro a temperatura ambiente, si el material es demasiado viscoso para vaciarlo a esta temperatura, se debe precalentar tal como se describe en paso No. 5.

9. Se agita la muestra dentro del viscosímetro con el termómetro de viscosidad instalado sobre su soporte. Se realiza un movimiento circular, girando entre 30 y 50 rpm en un plano horizontal. Cuando la temperatura de la mezcla permanezca constante a la temperatura de ensayo ± 0.05°C, durante 1 minuto de agitación continúa, se retira el termómetro.

10. Se introduce inmediatamente la punta de la pipeta extractora dentro de la galería, y se aplica succión para extraer material, hasta que su nivel en la galería llegue por debajo del borde de rebose. No se debe tocar el borde del rebose con la pipeta; la altura de carga efectiva de la muestra se podría reducir.

11. Se hala el corcho del viscosímetro usando el cordel que tiene unido. Se pone en el mismo instante a funcionar el cronómetro, y se detiene en el instante en que el fondo del menisco de material alcance la marca de graduación en el frasco recibidor. Se anota el tiempo de flujo en segundos, con aproximación a 0.1 segundos.

________________________________________________________________________________________

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 6

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Tiempo de flujo (SSF)

C Á L C U L O S

a. Tiempo multiplicado por factor de corrección para viscosímetro:

t: Tiempo de flujo. F: Factor de corrección para viscosímetro


Resultados

Tiempo de flujo (corregido)

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 7

DUCTILIDAD

1. OBJETIVO S

Determinar la ductilidad de materiales asfalticos cuya consistencia puede ser solida o semisólida.


Ductilidad: consiste en la medida de cuanto puede estirarse una muestra de asfalto antes de

que se rompa en dos.

3. EQUIPO S

Equipos


Moldes

Los moldes para fabricar las probetas serán de bronce o zinc.

Placa

Para el llenado de los moldes, se dispondrá de una placa de bronce plana, provista de un tornillo lateral de sujeción.

Baño de agua

Su volumen de agua no será inferior a 10 litros y estará equipado con una placa perforada para la colocación de las probetas, situada a una distancia mínima de 50 mm del fondo y 100 mm de la superficie.

Ductilómetro

El aparato para el ensayo de tracción se denomina ductilómetro y, en esencia, consta de un tanque de agua en el que se sumergen las probetas, provisto de un mecanismo de arrastre que no produzca vibraciones, capaz de separar a la velocidad especificada un extremo de la probeta del otro, que permanece fijo.

________________________________________________________________________________________

Termómetro

Resistente al agua


En transcurso de la vida útil de una vía construida con un pavimento flexible, está expuesto a deformarse dependiendo la demanda, para determinar el momento en el que el material se fractura está el ensayo de ductilidad.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Preparación de probetas:

La placa y las partes del molde se deben cubrir con una película ligera de una mezcla en partes iguales de glicerina y dextrina, talco o caolín.

Se monta el molde como se muestra a continuación:

La placa con el molde se colocan sobre una superficie horizontal, comprobando así que todas las piezas del molde se apoyen por completo en la placa.

El material asfáltico se calienta cuidadosamente, agitándolo en cuanto su consistencia lo permita para prevenir los sobrecalentamientos locales, hasta que esté lo suficientemente fluido para verterlo.

El llenado en los moldes se hará con cuidado, procurando no distorsionar el correcto montaje de sus piezas, vertiendo el material en forma de chorro fino en un recorrido alternativo de extremo a extremo, hasta que se llene completamente y con un ligero exceso, evitando la inclusión de burbujas de aire.

La probeta se deja enfriar a temperatura ambiente durante 30 a 40 minutos.

El conjunto de la placa, molde y probeta se introduce en el baño de agua, manteniéndolo a la temperatura de ensayo con una variación máxima de 0.1° C, durante un tiempo comprendido entre 85 y 95 minutos. A continuación, se retira la placa del molde, se quitan las piezas laterales y se da comienzo al ensayo.

5.2. Ejecución del ensayo:

________________________________________________________________________________________

La probeta se monta en el ductilómetro, introduciendo cada pareja de clavijas de los sistemas fijo y móvil en los correspondientes orificios de cada pinza, poniendo a continuación en marcha el mecanismo de arrastre del ensayo a la velocidad especificada hasta que se produzca la rotura, se mide la distancia que se hayan separado ambas pinzas hasta este instante en cm.

Durante la realización del ensayo la probeta, al irse estirando, deberá permanecer en todo momento sumergida en el agua del ductilómetro, sin aproximarse a la superficie.

Durante el ensayo el material asfáltico entre las pinzas se va estirando paulatinamente hasta formar un hilo; el material se sigue estirando hasta producirse la rotura en el hilo.

Este procedimiento se repetirá tres veces con la misma muestra del material asfaltico.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 7

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Probeta No. Distancia (cm)

C Á L C U L O S

a. Ductilidad:

∑

d: distancia de rotura. n: número de probetas.


Resultados

Ductilidad

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 8

PENETRACIÓN

1. OBJETIVO S

Determinar la consistencia de un material asfaltico.


Penetración: la distancia, expresada en décimas de milímetro hasta la cual una aguja normalizada

penetra verticalmente en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura. Normalmente, el ensayo se realiza a 25° C (77° F) durante un tiempo de 5 segundos y con una carga móvil total, incluida la aguja, de 100 g, aunque se pueden emplear otras condiciones previamente definidas.

3. EQUIPO S

Equipos


Penetrómetro

Estará constituido por un mecanismo que permita el movimiento vertical sin rozamiento apreciable de un vástago o soporte móvil al cual se pueda fijar firmemente por su parte inferior, la aguja de penetración.

Aguja de penetración

La aguja será de acero inoxidable endurecido y templado, tendrá unos 50 mm de longitud y entre 1.00 y 1.02 mm de diámetro, con uno de sus extremos simétricamente afilado hasta formar un cono de ángulo comprendido entre 8° 40' y 9° 40' en toda su longitud, y cuyo eje sea coaxial con el de la aguja; la variación total axial entre las intersecciones de las superficies del cono y del cilindro, medida como proyección sobre el eje de simetría de la aguja, no deberá exceder de0.02 mm.

________________________________________________________________________________________

Recipiente o molde para la muestra

Los recipientes para las muestras serán de metal o vidrio, de forma cilíndrica y fondo plano.

Baño de agua

Para la inmersión de los recipientes con las muestras, se dispondrá de un baño de agua con una capacidad mínima de 10 litros y provisto de un dispositivo capaz de mantener la temperatura especificada para el ensayo con una variación de ±0.1° C (0.2° F).

Dispositivo medidor de tiempo

La precisión de los instrumentos empleados para medir la duración de los tiempos de carga, se deberá comprobar inmediatamente antes de cada ensayo. En este caso como se trata de un penetrómetro manual, el tiempo se medirá mediante un cronómetro.

Termómetro

Para controlar las temperaturas del ensayo en el baño de agua se dispondrá de termómetros de mercurio con varilla de vidrio, de inmersión total, con subdivisiones y escala máxima de error de 0.1º C o cualquier otro dispositivo que mida temperaturas con igual precisión, exactitud y sensibilidad.


Para poder garantizar un diseño duradero y de alta calidad en una vía, se debe tener en cuenta todas y cada una de las características que influirán en el diseño y proceso constructivo de la misma. Es por ello que es de vital importancia tener conocimiento en tipo de asfalto con el que se va a trabajar; este ensayo cumple con esa condición ayudar a definir el tipo de pavimento según su consistencia, o penetración.

5. PRO CEDI MI ENTO

Asegurarse de que el vástago de soporte donde está la aguja este limpio y seco, de manera tal que no dificulte el paso de la aguja.

Se coloca el peso complementario sobre el vástago para que de esta manera se completen los 100g.

Después de tener la muestra lista, se sumerge en un baño de maría durante una hora.

Después de transcurrida la hora se debe colocar la muestra en el penetrómetro.

________________________________________________________________________________________

Se aproxima el mecanismo de la aguja del Penetrómetro hasta que la punta de la aguja toque la muestra sin penetrarla.

Poner en cero el penetrómetro.

Liberar el mecanismo durante un tiempo de cinco segundos.

Se debe realizar tres penetraciones en distintos puntos separados como mínimo 10 mm.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 8

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Penetración 1 (decimas de milímetro)

Penetración 2 (dm)

Penetración 3 (dm)

C Á L C U L O S

∑

: Valor promedio de penetración P: Penetración n: No de penetraciones


El resultado es el promedio de las penetraciones cuyos valores no difieran de los siguientes valores:

Si se excede la tolerancia anterior, se debe repetir el ensayo con otra muestra preparada previamente.

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 9

EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AG REGADOS FINOS

1. OBJETIVO S

Determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso, en los suelos o agregados finos.


Equivalente de arena: es la proporción de la altura alcanzada por las partículas de naturaleza

arenosa, en una suspensión de árido fino en agua, respecto a la altura alcanzada por las partículas arcillosas en la misma suspensión, en porcentaje. Por este motivo, cuanto mayor es el equivalente de arena de un árido fino, menor es el contenido en partículas arcillosas, por lo que su limpieza es mejor.

3. EQUIPO S

Equipos


Cilindro graduado de plastico

Con diámetro interior de 31.75 ± 0.381 mm y altura de 430.0 mm aproximadamente, graduado en espacios de 2.54 mm, desde el fondo hasta una altura de 381 mm.

Tapón macizo

De caucho o goma que ajuste en el cilindro.

Tubo irrigador

De acero inoxidable, de cobre o de bronce, de 6.35 mm de diámetro exterior, y 0.89 mm de espesor, con longitud de 510 mm, con uno de sus extremos cerrado formando una arista.

________________________________________________________________________________________

Tubo flexible

De plástico o caucho. Con un diámetro de 4.7 mm y de 1.20 m de largo, aproximadamente, con una pinza que permita cortar el paso del líquido a través del mismo. Este tubo conecta el sifón con el tubo irrigador.

Un botellón

De 1 galón de capacidad, destinado a contener la solución de cloruro de calcio; el tapón de este frasco lleva dos orificios, uno para el tubo del sifón y el otro para entrada de aire. El frasco se debe colocar a 915 ± 25 mm de altura sobre la mesa de trabajo.

Recipiente metálico

De diámetro 57 mm aproximadamente, con una capacidad de 85 ± 5 ml.

Embudo De boca ancha, de 100 mm de diámetro en la base.

Cronometro Para lecturas de minutos y segundos.

Agitador

De operación manual, que sea capaz de producir un movimiento oscilatorio a una rata de 100 ciclos completos en 45 ± 5 seg., con ayuda manual y un recorrido medio de 127 ± 5.08 mm (5 ± 0.2"). El dispositivo debe mantener el cilindro en una posición horizontal mientras se somete a un movimiento alternativo paralelo a su longitud. Cabe aclarar que también puede ser de operación mecánica.

Espátula Apropiada para quitar el exceso de suelo del recipiente metálico.

Horno

Controlado termostáticamente, capaz de mantener una temperatura de 110 ±5 °C.

Nota: si no se tiene agitador, la norma permite realizar la agitación de manera manual y se explicara en el desarrollo del procedimiento.

________________________________________________________________________________________


En la construcción de una vía es necesario controlar la cimentación, para ello se necesita la menor cantidad de finos nocivos posible, sobre todo de arcillas, ya que como es sabido son materiales que en contacto con el agua pueden deteriorar el pavimento, es por esta razón que es necesario conocer que cantidad de finos tiene el material a utilizar en la estructura del pavimento.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se vierte solución de trabajo de cloruro de calcio en el cilindro graduado, hasta una altura de 101.6 mm.

La muestra se vierte en el cilindro graduado, con ayuda de un embudo, y luego se golpea varias veces el fondo del cilindro para eliminar las burbujas de aire y asegurarse de que la muestra va a estar totalmente remojada.

Se deja reposar por 10 minutos.

Se tapa el cilindro, luego se invierte parcialmente el cilindro agitándolo simultáneamente para “despegar” el material del fondo del cilindro.

Se procede a agitar el cilindro, empleando el agitador manual, como primera medida se asegura el cilindro tapado con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del agitador manual, y se pone el contador de vueltas en cero.

En caso de no tener agitador el método manual es el siguiente: o Se sostiene el cilindro en una posición horizontal y se agita vigorosamente con un

movimiento lineal horizontal de un extremo a otro. o El cilindro se agita 90 ciclos en aproximadamente 30 segundos, usando un

movimiento de 229mm. Un ciclo se define como un movimiento completo de vaivén. Para agitar el cilindro a esta velocidad, será necesario que el operador mueva únicamente los antebrazos mientras mantiene el cuerpo y los hombros descansados o relajados.

Inmediatamente después de la operación de agitación, se coloca el cilindro verticalmente sobre la mesa de trabajo y se remueve el tapón.

Con el cilindro en posición vertical se inserta el tubo de irrigación dentro del cilindro, el cual debe llegar hasta el fondo del cilindro, aplicando una acción suave de presión y giros. Mientras que eso sucede, se va lavando las paredes del cilindro con la misma solución de trabajo.

Se continúa aplicando la acción de presión y giro mientras se lavan los finos, hasta que el cilindro esté lleno hasta la marca de 381 mm; entonces, se levanta el tubo irrigador suavemente sin que deje de fluir la solución, de tal forma que el nivel del líquido se mantenga cerca a dicha altura, mientras se extrae el tubo irrigador.

Se deja en reposo el cilindro y su contenido durante 20 min ± 15s. El tiempo se comienza a medir inmediatamente después de retirar el tubo irrigador.

Al finalizar los 20 minutos del periodo de sedimentación, se lee y anota el nivel de la parte superior de la suspensión arcillosa. Este valor se denomina "lectura de arcilla". Si no se ha formado una línea clara de demarcación al finalizar el periodo especificado de 20 minutos, se permite que la muestra permanezca sin ser perturbada hasta que se pueda obtener una lectura de arcilla; entonces, se lee y se anota inmediatamente la altura de la suspensión arcillosa y el tiempo total de sedimentación.

________________________________________________________________________________________

Después de tomar la lectura de arcilla, se introduce dentro del cilindro el conjunto del disco, la barra y el sobrepeso, y se baja suavemente el conjunto hasta que llegue sobre la arena. Se debe impedir que el dispositivo de lectura golpee la boca del cilindro, mientras se baja. Cuando el pie descanse sobre la arena, se inclina el dispositivo hacia las graduaciones del cilindro, hasta que el indicador toca la pared del cilindro. Se restan 254 mm al nivel marcado por el borde superior del indicador y se registra este valor como la “lectura de arena”.

Tomadas las dos lecturas se lava el cilindro (por lo menos dos veces).

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 9

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Lectura de arena Lectura de arcilla

C Á L C U L O S

Equivalente de arena:

Nota 1: El resultado se debe redondear al número entero superior. Nota 2: De haber más de un valor de E.A. se deben promediar


E.A.


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 10

DETERMINACIÓN DE AZUL DE METILENO

1. OBJETIVO S

Determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso, en los suelos o agregados finos.


Azul de metileno: Sustancia cristalina verde-azulada que se utiliza como tinte histológico e indicador

de laboratorio. Dicho indicador se conoce como valor de azul de metileno, el cual se define como la cantidad de azul de metileno adsorbida por las partículas de arcilla, materia orgánica o de hidróxidos de hierro presentes en una muestra de suelo fino, expresada como porcentaje respecto a la masa seca de esa muestra. A medida que la muestra contenga mayor cantidad de arcilla, materia orgánica, mayor será la absorción de azul de metileno.

3. EQUIPO S

Equipos


Bureta

De color ámbar de por lo menos 50 ml de capacidad con graduaciones de 0.1ml.

Agitador magnético

Con varilla revolvedora.

Balanza De 200g de capacidad y 0.001g de sensibilidad.

Varilla de vidrio De aproximadamente 250 mm (10”) de largo y 8 mm (0.3”) de diámetro.

________________________________________________________________________________________

Cronometro

Platón y tamiz No. 200

Matraz volumétrico Con capacidad de 1000ml

Papel filtro Whatman No. 2

Tres vasos de precipitación de 500ml tipo Griffin.

Azul de metileno

De grado reactivo, fechado y almacenado por un tiempo inferior a cuatro meses en un frasco color café envuelto con papel de aluminio y colocado en un gabinete oscuro a la temperatura del laboratorio.

Agua destilada A temperatura de laboratorio

Horno

Capaz de mantener la temperatura de 110°C


En la construcción de una vía es necesario controlar la cimentación, para ello se necesita la menor cantidad de finos nocivos posible, sobre todo de arcillas, ya que como es sabido son materiales que en contacto con el agua pueden deteriorar el pavimento, es por esta razón que es necesario conocer que cantidad de finos tiene el material a utilizar en la estructura del pavimento.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se pesa mínimo 10 gr de material seco que pase por tamiz No. 200

Se anota el peso.

En un beaker, se vierten 30ml de agua destilada.

Con la solución de azul de metileno, se llena la probeta hasta los 50 ml.

Cuando se halla llenado la probeta, se abre el paso para que la medida arranque desde cero.

________________________________________________________________________________________

Se vierte el material seco en el beaker con agua y se bate bien con el agitador hasta formar una lechada.

Una vez preparada la lechada, se alista el papel filtro y se empieza a adicionar la solución de azul de metileno en la lechada. Se debe aplicar 0.5ml.

Se agita durante un minuto.

Pasado el minuto, se toma una gota de la mezcla y se pone en el papel filtro.

Este procedimiento se debe repetir hasta que la gota dejada en el filtro tenga una aureola de color azul más clara.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 10

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Cantidad de azul de metileno (ml)

C Á L C U L O S

Valor de azul de metileno:

V.A.: valor de azul de metileno en mg de azul por gramo de material seco pasa tamiz No. 200. V: ml de solución de azul de metileno requerida en la titulación.

TABLA 12. VALOR DE AZUL DE METILENO Y EL COMPORTAMIENTO ESPERADO DE LA MEZCLA

ASFÁLTICA. (TOMADO DE NORMA INVIAS-E-235-07)


V.A.

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 11

DETERMINACIÓN DE DESGASTE POR ABRASIÓN POR MEDIO DEL APARATO DE

MICRO DEVAL

1. OBJETIVO S

Determinar el desgaste de los agregados gruesos por el frotamiento entre los mismos.


El ensayo Micro-Deval, en agregados gruesos, es una medida de la resistencia a la abrasión y

durabilidad de agregados pétreos que han sido sometidos a la acción combinada de abrasión y molienda con bola s de acero en presencia de agua.

3. EQUIPO S

Equipos

Equipo Descripción

Aparato de micro deval. Compuesto por un cilindro con capacidad de 5 litros, un motor capaz de producir en los cilindros una velocidad de rotación regular

de 100 rpm.

Carga abrasiva. Debe estar constituida por bolas esféricas de 9.5mm de diámetro, de acero inoxidable. Cada recipiente cilíndrico requiere una carga de 5000g de estas esferas para el agregado grueso.

Balanza. Capaz de pesar la fracción de muestra para ensayo y la carga abrasiva con una exactitud de 0.1% de la masa de la muestra de ensayo.

Serie de tamices. De las siguientes medidas: 19.0 mm, 16.0 mm, 12.5 mm, 9.5 mm, 6.3 mm, 4.75 mm, 1.18 mm.

Horno. Capaz de mantener la temperatura a 110ºC

Equipo para reducir o cuartear las muestras.

Deberá ser adecuado para tal fin, de muestras de laboratorio a muestras de ensayo.

Probetas de vidrio graduadas. Para poder medir un volumen de agua de 2.0litros.

________________________________________________________________________________________


Durante la construcción y vida útil de una vía, se ve expuesto a condiciones que debilitan su composición estructural, tales como sus agregados gruesos, ya que muchos agregados son más débiles en estado húmedo que secos y el uso del agua en este ensayo mide esta reducción de resistencia en contraste con otros ensayos que se realizan con agregados secos solamente. Proporciona información útil para juzgar la resistencia desgaste/abrasión y durabilidad/solidez de agregados sujetos a abrasión y acción de desintegración con el medio ambiente cuando no existe información adecuada de este tipo de comportamiento.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Preparación de la muestra

La muestra de ensayo debe ser lavada y secada al horno a 110°C hasta masa constante.

La muestra del ensayo, normalmente consistirá en material pasante del tamiz de 19.0 mm y retenido en el tamiz de 9.5 mm, aunque se aceptarán muestras que tengan tamaños máximos nominales menores de 16.0 mm. Una muestra de agregado seco al horno de 1500 ± 5 g se debe preparar de acuerdo con la Tabla 1.

TABLA 13. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SECA AL HORNO DE 19MM (TOMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)

En el caso que el tamaño máximo nominal del agregado grueso sea menor de 16.0 mm, la muestra

de 1500 ± 5 g debe ser preparada como en la Tabla 2.

TABLA 14. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SECA AL HORNO DE 16MM (TOMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)

En el caso que el tamaño máximo nominal del agregado grueso sea menor de 12.5 mm, la muestra de 1500 ± 5 g debe ser preparada como en la Tabla 3.

________________________________________________________________________________________

TABLA 15.PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SECA AL HORNO DE 12.5MM (TOMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)

5.2. Ejecución de ensayo

Se prepara una muestra respectiva de 1500g y se registra ese peso como mi.

La muestra se somete a inmersión en 2 litros de agua de la llave, a temperatura de 20°C, por una hora mínimo dentro de un recipiente adecuado.

Después de la hora se coloca la muestra en el recipiente de abrasión del micro deval con 5000g de esferas de acero y el agua usada para saturar la muestra. Luego se coloca el recipiente cilíndrico en la máquina.

Se procederá a rotar la máquina, a una velocidad de 100 rpm, por dos horas para la gradación mostrada en la tabla 1, por 105 minutos para la gradación mostrada en la tabla 2 y por 95 minutos para la gradación mostrada en la tabla 3.

Después del tiempo de rotación, se vierte la muestra en los tamices de 4,75mm y 1,18mm teniendo cuidado de vaciar todo el cilindro. Se lava y manipula el material retenido con agua limpia, usando un chorro continuo o una manguera con control manual, hasta que el agua de lavado esté clara y se garantice que todo el material menor a 1.18 mm haya sido evacuado. Se remueven las esferas de acero inoxidable usando un imán u otro medio apropiado.

Se combina el material retenido en las mallas de 4.75 mm y 1.18 mm, cuidando de no tener pérdidas del material ensayado.

Luego de terminado este proceso, se seca la muestra en horno hasta masa constante a 110º ± 5º C, tan pronto como sea posible se pesará la muestra aproximando a 1.0 g, y se registra la masa como mf.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 11

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

mi (g) mf (g)

C Á L C U L O S

Perdida por abrasión:


Perdida por abrasión


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 12

PORCENTAJE DE CARAS F RACTURADAS

1. OBJETIVO S

Determinar el porcentaje, en masa o por conteo de una muestra de agregado grueso compuesta por partículas fracturadas que cumplen con los requisitos específicos.


Caras Fracturadas n: Una superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado,

formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza.

3. EQUIPO S

Equipos


Balanza

Una balanza de 5000 g de capacidad

Tamices 1½", 1", 3/4", 1/2" y 3/8"

Cuarteador

Espátula


Uno de los propósitos de este requisito es incrementar la resistencia al corte incrementando la fricción entre partículas en mezclas de agregado ligadas o no ligadas. Otro propósito es dar

________________________________________________________________________________________ estabilidad a los agregados usados en tratamientos superficiales y proporcionar mayor fricción y textura para agregados usados en capas superficiales de pavimento.

5. PRO CEDI MI ENTO

5.1. Preparación de la muestra

Se debe secar la muestra lo suficiente para obtener por tamizado una separación limpia de los agregados gruesos y finos. Se Tamiza el material sobre el tamiz No.4 y posteriormente se debe reducir la muestra retenida en ese tamiz por cuarteo para obtener el tamaño de muestra apropiado para este ensayo.

La masa de la muestra debe ser al menos lo suficientemente grande de tal forma que la partícula de mayor tamaño no sea mayor del 1.0% de la masa de la muestra; o la muestra de ensayo debe ser al menos del tamaño indicado en la siguiente tabla, la que sea menor:

TABLA 16. MASA MÍNIMA DE LA MUESTRA (TOMADO NORMA INV-E-227-07)

5.2. Ejecución de ensayo

Se lava el material sobre el tamiz designado para la determinación de las partículas fracturadas, con el fin de remover cualquier residuo de material fino y se seca hasta tener masa constante. Se debe determinar la masa de la muestra y cualquier determinación de masa posterior con una aproximación del 0.1% de la masa seca original de la muestra.

Se debe esparcir la muestra seca en una superficie suficientemente grande, para inspeccionar cada partícula, de esta manera se verifica que una partícula cumple el criterio de fractura, se sostiene la partícula de agregado de tal manera que la cara pueda ser observada directamente. Si la cara constituye al menos un cuarto de la mayor sección transversal de la partícula, se debe considerar como una cara fracturada.

A medida que se realiza la inspección descrita en el paso anterior, se debe realizar una separación en tres grupos, uno conformado por aquellas partículas que cumplen con el criterio de fractura, otro conformado por aquellas partículas que no cumplan con el criterio y otro donde se encuentren aquellas partículas dudosas.

Se determina la masa de partículas clasificadas en la categoría de fracturadas, la masa de partículas clasificadas en la categoría de dudosas y la masa de partículas que no cumplen el criterio de fracturadas.

________________________________________________________________________________________

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 12

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Datos

Masa total de la muestra (g)

Masa de partículas que cumplen el criterio (g)

Masa de partículas que no cumplen el criterio

(g)

Masa de partículas

dudosas (g)

C Á L C U L O S

Porcentaje de partículas con el numero especifico de caras fracturadas:

F: Masa de partículas que cumplen criterio. Q: Masa de partículas que no cumplen el criterio. N: Masa de partículas dudosas.


Resultados

Porcentaje de masa de partículas que cumplen

criterio

Porcentaje de masa de partículas que no cumplen criterio

Porcentaje de masa de partículas dudosas

Porcentaje de partículas con el numero especifico

de caras fracturadas

________________________________________________________________________________________


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 13

ÍNDICE DE APLANAMIENT O Y ALARGAMIENTO

1. OBJETIVO S

Determinación de los índices de aplanamiento y de alargamiento, de los agregados que se van a emplear en la construcción de carreteras.


Partícula plana: Partícula cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media de la fracción.

Índice de aplanamiento de una fracción: El porcentaje en masa de las partículas planas de la fracción.

Partícula larga: Partícula cuya dimensión máxima (largo) es superior a 9/5 de la dimensión media de la fracción.

Índice de alargamiento de la una fracción: El porcentaje en masa de las partículas largas de la fracción.

Índice de alargamiento global: La masa total de las partículas largas expresada como porcentaje del total de la masa seca de las partículas sometidas al ensayo.

Fracción granulométrica di/Di – Fracción de un agregado que pasa por el mayor de los tamices (Di) y es retenida por el menor (di).

3. EQUIPO S

Equipos


Tamices de barras

Calibradores metálicos

Dos juegos de calibradores metálicos, uno de ranuras (calibrador de espesores) y otro de barras (calibrador de longitudes). El tamiz de barras paralelas sustituye al alibrador de espesores.

________________________________________________________________________________________

Tamices

De los siguientes tamaños de abertura: 1/4”, 3/8”, 1/2”, 3/4”, 1”, 1½”, 2” y 2 ½”

Balanza

Con una sensibilidad mínima de 0.1% de la masa de la muestra de ensayo.

Horno

Horno regulado por un termostato que mantenga la temperatura a 110°C u otro aparato que permita el secado de los agregados sin causar la rotura de las partículas.

Equipo misceláneo Cuarteador de agregados, bandejas, etc.


Para la elaboración de un buen diseño de la estructura de una vía se necesitan conocer muchas propiedades de los agregados, una de estas propiedades es el índice de alargamiento y de aplanamiento para el agregado grueso, que proporcionan información sobre la forma del agregado, sin son alargados o aplanados, y conociendo estas características se logra deducir que tan bueno o no será elaborar un diseño con dicho agregado grueso; debido a que si el agregado es muy alargado y/o aplanado podría quebrarse al ser transportados o en el momento de ejecutar la construcción de la vía por lo que abran más partículas de agregados y por defecto más pequeña, lo que cambiaría la granulometría del agregado y esto influiría en el comportamiento de un pavimento flexible y/o rígido.

5. PRO CEDI MI ENTO

Se toma cierta masa determinada según la siguiente tabla: TABLA 17. MASA MÍNIMA PARA ENSAYO (TOMADO DE NORMA INV-E-230-07)

________________________________________________________________________________________

Se tamiza la muestra, utilizando los tamices de barras. Se pesan las partículas retenidas en el tamiz de 63 mm y las que pase el tamiz de 6.3 mm y se rechazan. Se pesan los retenidos de las diferentes fracciones di/Di, sus masas se registran como Ri y se conservan separadas.

Para el índice de aplanamiento, se separan las partículas planas de cada fracción di/Di, se tamiza cada fracción por el correspondiente tamiz de barras paralelas. El cribado se realizara manualmente y se considerará terminado cuando el rechazo no varié en más de 1% durante un minuto de tamizado. Para cada fracción di/Di, se determina la masa mi de las partículas que pasaron el tamiz de barras, o sea las planas, con una aproximación del 0.1% de la masa de la muestra total de ensayo.

Para el índice de alargamiento, Se separa el material con forma alargada de cada una de las fracciones de ensayo di/Di, se hace pasar cada partícula de la fracción en el calibrador de alargamiento por la separación entre barras correspondiente a la fracción que se ensaya. Se determina la masa mi de las partículas de cada fracción retenidas en el calibrador de longitud, o sea las largas, con una aproximación de 0.1% de la masa de la muestra total de ensayo.

6. B IBLIO GR AFÍA


________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 13

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Fracción granulométrica

di/Di (mm)

Ri (g) Masa fracciones planas mi (g)

Masa fracciones largas mi largas (g)

50/63

37.5/50

19/25

12.5/19

9.5/12.5

6.3/9.5

C Á L C U L O S

Índice de aplanamiento alargamiento global:

M1: Sumatoria Ri M2: Sumatoria mi, ya sea para alargamiento o para aplanamiento

Índice de aplanamiento alargamiento de cada fracción:

________________________________________________________________________________________


Fracción granulométrica

di/Di (mm)

IAi

ILi

50/63

37.5/50

19/25

12.5/19

9.5/12.5

6.3/9.5

IA IL


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

PRÁCTICA N° 14

DISEÑO MARSHALL

( IN CLUYE EN S AYO S : DENSI DAD BULK , EST ABI LI DAD Y FLUJO Y AN ÁLI SI S DE V ACÍO S )

1. OBJETIVO S

Determinar la proporción adecuada de cemento asfaltico en la mezcla.

2. EQUIPO S

Equipos


Molde de compactación

4” de diámetro por 3” de altura, con collar de extensión.

Martillo de compactación

Con zapata de 3 y 7/8” de diámetro, un peso de 10 lb y una altura de caída de 18 pulgadas.

Pedestal de compactación

Anclado al piso

Prensa de ensayo

________________________________________________________________________________________

Mordazas

Con su respectiva guía

Termómetro

Estufa

Bandejas metálicas

Calentadores

Baño de maría

Balanzas

Espátulas

Guantes

Cucharones

Tamices

Extractores de muestra


El desempeño de una vía depende de la calidad de cada uno de los materiales con la que fue construida, y saber que dosificación es necesaria, de cada material según las condiciones a las que la vía va a ser expuesta. Por esta razón se lleva a cabo este ensayo, para lograr determinar en laboratorio la dosificación de cemento asfaltico en la mezcla y/o hacer un control en campo de la misma.

________________________________________________________________________________________

4. PRO CEDI MI ENTO Y CÁLCULO S

a. Preparación del agregado:

Se coloca cada muestra de agregado a utilizar en recipientes diferentes y se introducen en el horno a una temperatura de 110°C, hasta que se tenga masa constante. Para obtener un agregado que cumpla las condiciones requeridas, es necesario hacer una combinación de los disponibles. Generalmente se tiene material de tipo grava (retenido tamiz No. 4), arena gruesa (pasa tamiz No. 4 y retenido en No. 10 o 40), arena fina (pasa No. 10 o 40 y retiene No. 200) y llenante mineral (pasa No. 200). A manera de ejemplo, suponiendo que se desea obtener un material que cumpla la gradación IV de la norma C352 del MOPT y que para ello se dispone de las materiales cuyas gradaciones se muestran en la siguiente tabla:

TABLA 18. MATERIALES DISPONIBLES PARA LA ELABORACIÓN DE LA MEZCLA.

Tamiz

Porcentaje que pasa

Grava Arena gruesa Arena fina Llenante Gradación IV Gradación deseada

1” 100 100 100

¾” 90.4 95 – 100 97.5

½” 58.1 75 – 90 82.5

3/8” 37.5 --- ---

No. 4 0.5 100 45 – 60 52.5

No. 10 61.5 35 – 47 41

No. 20 37.6 --- ---

No. 40 0 100 23 – 33 28

No. 80 49.7 16 – 24 20

No. 200 10.2 100 6 – 12 9

Cabe aclarar que la gradación deseada está de acuerdo a la norma anteriormente citada para el ejemplo. Para determinar los porcentajes necesarios según la gradación deseada, se obtienen de la siguiente manera: %grava= 100 - %pasa tamiz No. 4 %grava= 100 – 52.5 = 47.5% %arena gruesa= %pasa tamiz No. 4 - %pasa tamiz No. 40 %arena gruesa= 52.5 – 28 =24.5% %arena fina= %pasa tamiz No. 40 - %pasa tamiz No.200 %arena fina= 28 -9 =19% %llenante= %pasa tamiz No.200 %llenante= 9%

Luego se suman y de esta manera se obtiene la gradación para la mezcla.

________________________________________________________________________________________

b. Determinación de las temperaturas de mezcla y compactación. Para determinar la temperatura a la cual debe calentarse la mezcla para producir la viscosidad Saybolt Furol, se debe tener en cuenta la siguiente curva de calibración:

c. Preparación de mezclas Se recomienda preparar 1200 gramos de mezcla de agregados y cemento asfaltico, permitiendo así muestras compactadas de 2.5 ± 0.01 pulgada de altura. Para ello se debe realizar una probeta que reúna los agregados y el cemento con ese peso adecuado; para ello se puede tomar por ejemplo 5%, 5.5%, 6% o 7% (según se quiera). Para este caso se tomara como ejemplo 5% de cemento asfaltico, las cantidades se calculan así: Como en los 1200 gr habrá un 5% de cemento asfaltico, es obvio que el 95% restante tendrán que comprenderlo los agregados minerales y por tanto de cada fracción se empleara un 95%. %grava con respecto a la mezcla total 47.5*0.95 = 45.1 %arena gruesa con respecto a la mezcla total 24.5*0.95 = 23.3 %arena fina con respecto a la mezcla total 19.0*0.95 = 18.0 %llenante con respecto a la mezcla total 9.00*0.95 = 8.60 %cemento asfaltico con respecto a la mezcla total 5 Total 100 Una vez se tienen los porcentajes la cantidad de cada material de tiene de la siguiente manera:

Grava 1200*0.451=541.2g Arena gruesa 1200*0.233=279.6g

________________________________________________________________________________________ Arena fina 1200*0.180=216.0g Llenante 1200*0.086=103.2g Cemento asfaltico 1200*0.050=60.0g Total 1200g

d. Compactación de las mezclas o Se deben limpiar el molde y el pistón con gasolina o kerosene, y colocarlos en una estufa a

una temperatura de 100 a 150°C por unos 30 minutos. o Después de los 30 minutos en la estufa, se arma el molde, se coloca su base y collar de

extensión y se introduce un papel de filtro en el fondo, para que de una manera rápida se pueda colocar dentro la mezcla de 1200 gramos, la cual se debe emparejar con una espátula caliente, aplicando 15 golpes alrededor del perímetro y 10 en su parte inferior.

o Luego se sujeta el molde con el arco de ajuste que tiene para tal efecto, se coloca en el pedestal de compactación, se apoya sobre la mezcla la zapata del pistón y se aplican 35, 50 o 75 golpes con el martillo compactador.

o Terminada la aplicación de número de golpes, se retira el molde, se le quita la placa de la base y el collar de extensión, se invierte el molde y se vuelve a montar el dispositivo, aplicando el mismo número de golpes a la que ahora es la cara superior de la muestra.

o Se retira el molde del pedestal, se le quita el pedestal, se le quita el collar y la base y se deja enfriar a la temperatura ambiente.

o Luego se coloca el collar de extensión al molde y con el extractor se saca la muestra compactada.

o Se pesa la probeta y se mide su espesor. o Para finalizar la muestra, ya marcada, se coloca sobre una superficie lisa y bien ventilada

durante la noche. o Cabe aclarar que este procedimiento se debe ejecutar sobre todas las muestras que se

elaboren con los distintos porcentajes de cemento asfaltico. e. Cuando se tienen las muestras compactadas, se procede a realizar los siguientes ensayos

en el siguiente orden: a. Determinación del peso específico “Bulk” b. Ensayo de estabilidad y flujo. c. Análisis de la densidad y vacíos.

i. Determinación del peso específico “Bulk” o Si la probeta tiene una textura densa e impermeable en su superficie, el peso específico

“bulk” se determina así:

Dónde: Wa = peso de la probeta seca en el aire. Ww = peso de la probeta en el agua. Wss = peso en el aire de la probeta saturada y superficialmente seca.

________________________________________________________________________________________

o Si la textura es abierta y permeable en su superficie, su volumen se determina por la diferencia entre su peso en el aire y su peso en el agua estando plastificada y el peso específico “bulk” se determina así:

Dónde: Wa = peso en el aire de la probeta sin plastificar Wap = peso en el aire de la probeta plastificada Wwp = peso en el agua de la probeta parafinada Gp = peso específico de la parafina

ii. Ensayo de estabilidad y flujo

El procedimiento se indica a continuación: o Dado caso que la probeta haya sido parafinada, se deberá raspar la parafina. o Se lleva la probeta a un baño de agua a 60°C durante 30 a 40 minutos. o Se limpia cuidadosamente la superficie inferior de la mordaza de prueba y se lubrican las

barras guías con una delegada película, para que de esta manera el segmento superior del anillo deslice libremente.

o Cuando el aparato de carga Marshall esté listo se saca la probeta del agua y se seca rápida y cuidadosamente su superficie.

o Se coloca la probeta en la mordaza inferior de prueba y se centra. Luego se ajusta el anillo superior en posición y se centra el conjunto en el mecanismo de carga.

o Luego se coloca el medidor de flujo sobre la barra – guía marcada y se lleva su aguja a cero.

o Se aplica la carga a la probeta a una velocidad de 2 pulgadas/minuto hasta que ocurra la falla. El valor de la carga a la que ocurre la falla, se anota como ESTABILIDAD MARSHALL.

o Cuando ocurra la falla se toma la lectura del medidor de flujo, que debe estar firmemente en posición sobre la barra guía, dicho valor se denomina como FLUJO y se expresa en centésimas de pulgada.

iii. Análisis de densidad y vacíos

o Se promedian los pesos específicos “bulk” de todas las probetas elaboradas con el mismo

porcentaje de asfalto. Si se quiere expresar el valor en unidades del sistema inglés (Lb/Ft) se multiplica ese promedio por 62.4.

o Se calcula el peso específico promedio del agregado total, mediante la siguiente expresión.

________________________________________________________________________________________ Dónde:

P1, P2, P3… = porcentajes en peso de cada una de las fracciones de material que intervienen n el total del agregado (numeral 4.1). G1, G2, G3… = pesos específicos de los materiales a los que corresponden las fracciones anteriormente mencionadas.

o Se calcula el peso máximo específico teórico de la muestra para cada porcentaje de la muestra para cada porcentaje de asfalto, el cual corresponde al que teóricamente se obtendría si fuera posible comprimir la muestra hasta obtener una masa de asfalto y agregados carente de vacíos con aire. Dicho valor se calcula asi:

o Luego se calcula el porcentaje en volumen que ocupa el agregado con respecto al volumen

total de la probeta. (Proceso que se repite para cada probeta con distintos %de C.A.)

o Posteriormente se calcula el porcentaje de vacíos con aire con respecto al volumen total

de la probeta. (Proceso que se repite para cada probeta con distintos %de C.A.)

(

)

o Se calcula el volumen de asfalto efectivo como porcentaje del volumen total de la probeta.

5. B IBLIO GR AFÍA

________________________________________________________________________________________ IN F O R M E NO . 14

T I T U L O

_____________________________________________________________________________________

OB J E T I V O S

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Resultados

Gb Gagr Gmt Vagr Vv Vae


______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

joan sebastiÁn suÁrez valbuenaas... · asignatura “mecánica de suelos y laboratorio” y...

Documents