Este documento presenta un resumen de un ensayo de densidad de suelo realizado mediante el método de cono de arena. Explica brevemente el objetivo del ensayo, que es determinar la densidad del suelo en el campo para verificar los resultados de compactación. También describe el equipo utilizado como el cono de arena, la arena de Ottawa y las herramientas. Finalmente, presenta los conceptos teóricos sobre el método de cono de arena y cómo se usa para medir la densidad y el grado de compactación del suelo.
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Este documento presenta un resumen de un ensayo de densidad de suelo realizado mediante el método de cono de arena. Explica brevemente el objetivo del ensayo, que es determinar la densidad del suelo en el campo para verificar los resultados de compactación. También describe el equipo utilizado como el cono de arena, la arena de Ottawa y las herramientas. Finalmente, presenta los conceptos teóricos sobre el método de cono de arena y cómo se usa para medir la densidad y el grado de compactación del suelo.
Este documento presenta un resumen de un ensayo de densidad de suelo realizado mediante el método de cono de arena. Explica brevemente el objetivo del ensayo, que es determinar la densidad del suelo en el campo para verificar los resultados de compactación. También describe el equipo utilizado como el cono de arena, la arena de Ottawa y las herramientas. Finalmente, presenta los conceptos teóricos sobre el método de cono de arena y cómo se usa para medir la densidad y el grado de compactación del suelo.
Este documento presenta un resumen de un ensayo de densidad de suelo realizado mediante el método de cono de arena. Explica brevemente el objetivo del ensayo, que es determinar la densidad del suelo en el campo para verificar los resultados de compactación. También describe el equipo utilizado como el cono de arena, la arena de Ottawa y las herramientas. Finalmente, presenta los conceptos teóricos sobre el método de cono de arena y cómo se usa para medir la densidad y el grado de compactación del suelo.
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Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena.
2016
INDICE
I. INTRODUCCION 2
II. OBJETIVOS 3
III. MARCO TEORICO 4-7
IV. EQUIPO A UTILIZAR 8
V. DESCRIPCION DEL ENSAYO 9
VI. MARCO PRÁCTICO 10- 11
VII. CONCLUSIONES 12
VIII. FUENTES DE CONSULTA 13
1 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
I. INTRODUCCION
El ensayo de densidad de campo por el método de cono de arena permite
obtener la densidad del terreno al cual sea aplicado el mismo, y así verificar los resultados obtenidos en trabajos de compactación de suelos, y así compararlos con especificaciones técnicas, el grado de compactación de suelo avaluado y así poder determinar la calidad del suelo donde se realiza el proyecto. Entre los métodos utilizados para determinar la densidad de terreno se encuentra el método de cono de arena, densímetro nuclear, el primero utilizado para partículas menores a una pulgada y media, se basa en la relación entre el peso del suelo húmedo.
En este informe se detallan fundamentos básicos del procedimiento
realizado, ya que esta práctica fue de observación y con los datos obtenidos se analizará la calidad de suelo. La práctica se realizó de la manera siguiente utilizando el método de cono de arena se fue midiendo 3 picnómetros lo cual consiste en llenar un cono de arena de Ottawa, lo único importante de la arena era su densidad que en este caso se usó de 108 lb/pie3, prosiguiendo con la práctica se realizó un agujero la tierra extraída se verte en un tamiz de ¾, esta tierra se coloca en el Speedy; colocando al mismo tiempo carbonato de calcio lo que provocara una reacción química lo que hace que evapora el agua en la tierra, esto es de suma importancia ya que el vapor de la reacción nos da una presión que el instrumento Speedy no lo proporcionara, se anota el dato y se da por finalizada la práctica.
La toma de datos nos servirá para usar un procedimiento algebraico con lo
cual intentaremos encontrar: el volumen del agujero, la arena utilizada para rellenar el agujero y el valor del peso específico de compactación. El dato que además de los mencionados y que nos interesa para realizar una comparación con la práctica de campo y laboratorio es el porcentaje de compactación ya que el error del mismo tiene que estar en el rango 95-100, para este informe el dato presentado tiene una fluctuación o un error demasiado grande esto se debe a que las muestras utilizadas se han extraído de distintos lugares ya que el ensayo de proctor modificado se utilizó un muestras de villa nueva y la densidad de campo se extrajo de las afueras del laboratorio de mecánica de suelo, pero no obstante podemos mencionar que el valor de los dos ensayos utilizando la misma muestra tiene que estar en los rangos mencionados.
2 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
II. OBJETIVOS
II.I. GENERAL
En la práctica número 7, que consiste en el ensayo densidad del suelo por
el método de cono de arena, se busca de manera ordenada recolectar datos los cuales por medio de procedimiento algebraico nos ayuden a encontrar la densidad de que campo, ya que esto es de importancia para poder determinar la densidad que el suelo alcanza luego de que se le haya dado compactación.
II.II. ESPECIFICO
Determinar la arena necesaria para llenar el agujero.
Establecer el volumen del agujero. Determinar el peso unitario Húmedo del suelo en campo. Determinar el peso específico seco de compactación. Calcular el porcentaje de compactación.
3 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
III. MARCO TEORICO
El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide
cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un poceso de compactación depende de la energía utilizada durante la compactación, denominada energía de compactación, también depende del contenido de humedad durante la realización de la misma.
El ensayo de densidad seca permite obtener la densidad del terreno y asi
verificar los resultados obtenidos en el proceso de compactación de suelos, en las que existen especificaciones y una relación de cuanto a la humedad y la densidad del suelo. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: Cono de arena Balón de caucho o balón de hule Densidad nuclear
El método de cono de arena como el del balón de caucho son aplicables en
suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 38mm, y utilizados los mismos principios.
Método Del Cono De Arena
Método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado hasta una profundidad aproximada de 15cm. Y cuyo diámetro del hoyo de extracción de suelo es aproximadamente 4 pulgadas y relativo a la abertura de la placa base del cono metálico de ensayo; este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca. Se utiliza una arena uniforme estandarizada (arena compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.)) y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados (arena OTAWA con Cu<2) para llenar el hueco excavado en terreno. Este método de ensayo no es adecuado para:
4 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
Suelos orgánicos, saturados o altamente plásticos que podrían deformarse
o comprimirse durante la excavación del hoyo de ensayo. Suelos que contengan materiales granulares dispersos que no mantengan los lados estables en el orificio de ensayo. Tampoco para suelos que contengan una cantidad considerable de material grueso mayor de 1 ½ pulg. (38 mm) o cuando los volúmenes de los orificios de ensayo son mayores a 0.1 pie3 (2830 cm3) se aplica el Método de Ensayo ASTM D4914 o ASTM D5030. Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base a una prueba de laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio. El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente expresión: Donde: 𝑮𝒄 = 𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝜸 𝑺𝑪 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜 𝜸 𝑺𝑳 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐿𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑜 𝑮𝒄 = 𝜸 𝑺𝑪 𝜸 𝑺𝑳 × 𝟏𝟎𝟎
EQUIPOS Y MATERIALES Aparato del cono de Arena. Arena de Ottawa. Placa metálica hueca. Balanza con una calibración al gramo (gr). Cápsula. C Cincel. Tamiz Cucharas. Brocha. Martillo. Horno. Depósito.
APARATO DEL CONO DE ARENA
El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2) de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro. Placa de base para su 5 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
uso, esto puede hacer más difícil la nivelación pero permite en el ensayo abrir agujeros de diámetro mayores y puede reducir la perdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo.
ARENA OTTAWA La cual deberá ser limpia, lavada, seca, uniforme, no cementada, durable, lavada. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un material que pasa por la malla Nº 10 ASTM (2,00 mm.) y queda retenida en la malla Nº 20 ASTM (0,85 mm.). Antes de usar una arena deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición de seca al aire, en la zona en que va a ser usada. En nuestro ensayo hemos utilizado una arena proveniente de La Victoria con dichas características.
PLACA METÁLICA HUECA O PLACA BASE
Es una placa con un orificio central de igual diámetro de 6” de diámetro al del embudo de aparato del cono de arena y puede reducir la pérdida de suelo al pasarlo del agujero de ensayo al recipiente, así como también ofrecer una base más constante para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo. BALANZA De capacidad superior a 10 kg, con precisión de 1 gr.
CÁPSULAS Para recoger parte de la muestra del suelo y colocarlas al horno, y así determinar su contenido de humedad.
CINCEL Para la perforación en el suelo estudiado (punta y/o plano).
CUCHARAS Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra.
BROCHA Para la limpieza de granos en equipos y hoyo).
MARTILLO Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el suelo estudiado.
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IV. EQUIPO UTILIZADO
IV.I. EQUIPO A UTLIZAR
Cono de metal con válvula, llamado picnómetro.
2 frascos grandes de plástico o vidrio adaptable al cono de metal. Tamiz 3/4 (19.1mm). Bandeja de metal con un agujero circular al centro. Arena calibrada de Ottawa. Balanza de 35 lb de capacidad y sensible a 0.01lb. Martillo. cuchara. cincel. Speedytm que consiste: una cámara de presión, balanza, carburo de calcio, medidor, esferas de acero y equipo de limpieza.
IV.II. BOSQUEJO DE EQUIPO
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V. DESCRIPCCION DEL ENSAYO
Se selecciona el lugar para efectuar el ensayo, en nuestro caso al costado
del laboratorio de pavimentos de una capa de suelo simulada como sub- rasante.
Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de
campo, para de esta forma obtener el peso volumétrico de la arena calibrada y el peso de arena calibrada que queda en el cono después de ejecutar el ensayo; datos que nos sirven en la determinación de la Densidad de Campo.
Seguidamente se nivela el suelo compactado en el campo y se retira el
material suelto.
A continuación se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación
(cavado con cincel), teniendo como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 15 cm. Todo el material que se saque del agujero se coloca en una bolsa plástica o en un depósito y se pesa.
Para determinar el volumen del agujero, utilizamos el equipo de densidad
de campo de la siguiente forma:
Se determina el peso inicial del frasco con la arena calibrada. Luego se
invierte y se coloca sobre la placa, la cual está colocada en la parte superior del agujero; se abre la llave del cono, permitiendo el paso de la arena.
Cuando el agujero y el cono están llenos de arena, se cierra la llave y se
procede a determinar el peso final del frasco y la arena contenida en él. Por la diferencia de los pesos del frasco más la arena inicial y del frasco más la arena final, obtenemos el peso de la arena contenida en el agujero y el cono. A este valor le restamos el peso de la arena que cabe en el cono, obteniendo de esta forma el peso de la arena contenida en el agujero.
El peso de la arena dividida por su densidad, obtenida en el laboratorio
mediante la calibración, nos da el volumen del agujero. Finalmente se debe determinar en el laboratorio, la densidad seca máxima y el contenido de humedad de la muestra recuperada del agujero, para de esta forma, determinar el Grado de Compactación.
8 Practica No.7 Ensayo de densidad de suelo, por el método cono de árena. 2016
