ENTP 339.183 Densidad de Suelos y Rocas Metodo de Reemplazo Con Agua

ESQUEMA DE NORMA TECNICA PERUANA Comisión de Reglamentos Técnicos y Comerciales Calle la Prosa 138 , San Borja (Lima 41) Apartado 145

ENTP 339.183 2002 Lima, Perú

SUELOS. Método de Ensayo normalizado para la Medición de la Densidad de Suelos y Rocas In-Situ por el Método del Reemplazo con Agua en un Pozo de Exploración SOILS. Standard Test Method for Density of Soil and Rock in Place by the Water Replacement Method in a Test Pit

2002-11-21 1ª Edición

“Este documento se encuentra en etapa de estudio, sujeto a posible cambio. No debe ser usado como Norma Técnica Peruana” Precio basado en xx páginas C.D.U.: 00000 ESTA NORMA ES RECOMENDABLE

Ensayo de aceptación; grado de compactación; ensayos de densidad; ensayo de campo; densidad específica; pozo de prueba; control de calidad; densidad del pozo de exploración; peso unitario; pozo de agua; método de reemplazo de agua.

PREFACIO A.

RESEÑA HISTORICA

A.1 El presente Esquema de Norma Técnica Peruana fue elaborado por el Comité Técnico Permanente de Geotecnia, mediante el Sistema 2 u Ordinario, en reuniones habidas desde Enero del 2002 hasta Octubre del 2002, siendo aprobado como Proyecto de Norma Técnica Peruana en xxxxxx del 2002. A.2 Este Esquema de Norma Técnica Peruana utilizó como antecedente la Norma ASTM D5030-89 (Reapproved 1994) Standard Test Method for Density of Soil and Rock in Place by the Water Replacement Method in a Test Pit.

i

INDICE INDICE..............................................................................................................................i PREFACIO ii 1. 1

OBJETO

2. 3

DOCUMENTOS REFENCIALES

3. 4

CAMPO

4. 4

TERMINOLOGIA

5. 5

RESUMEN DEL METODO DE ENSAYO

6. 5

SIGNIFICADO Y USO

7. 5

APARATOS

8. 7

RIESGOS A LA SEGURIDAD

9. 8

RIESGOS TECNICOS

10. 8

CALIBRACION Y ESTANDARIZACION

11. 8

PROCEDIMIENTO

DE

A-DENSIDAD

APLICACIÓN

IN-SITU

Y

PESO

UNITARIO

DEL MATERIAL TOTAL 12. 15

PROCEDIMIENTO B- DENSIDAD IN-SITU Y PESO UNITARIO DE LA FRACCION DE CONTROL ii

13. 17

CALCULOS-PROCEDIMIENTO

14. 20

CALCULOS

15. 23

INFORME

16. 24

PRECISION Y TENDENCIA

17.

ANTECEDENTES

–

A PROCEDIMIENTO

B

24

iii

ESQUEMA DE NORMA TECNICA PERUANA

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SUELOS. Método de Ensayo para Medir la Densidad de Suelos y Rocas In-Situ por el Método del Reemplazo de Agua en un Pozo de Exploración 1.

OBJETO

1.1 Este método de ensayo está referido a la determinación de la densidad in-situ y el peso unitario de suelos y rocas usando agua para rellenar un pozo de exploración con superficie horizontal, a fin de determinar su volumen. En este método de ensayo se usa la palabra “roca” para implicar que el material examinado contiene típicamente partículas mayores de 3 pulg (75 mm). 1.2 Este método de ensayo se adapta mejor a pozos de exploración con un volumen comprendido entre aproximadamente 3 y 100 pies3 (0,08 y 2,83 m3). En general, los materiales ensayados deben tener tamaños máximos de partículas de hasta 5 pulgadas (125 mm). Este método de ensayo se puede usar en excavaciones de mayor tamaño. 1.2.1 Este procedimiento normalmente se realiza usando plantillas de metal circulares con diámetros internos de 3 pies (0,9 m) o más. Pueden usarse otras formas u otros materiales, con tal que ellos cumplan los requisitos de este método de ensayo y las guías dadas en el Anexo A1 para el volumen mínimo del pozo de exploración. Se puede usar el Método de Ensayo ASTM D4914 como un método alternativo. Su uso, sin embargo, es solamente práctico para la determinación de volúmenes de pozos de exploración comprendidos entre aproximadamente 1 y 6 pies3 (0,03 y 0,17 m3). 1.2.2

Los Métodos de Ensayo NTP 339.143 ó ASTM D2167 normalmente se usan para determinar el volumen de pozos de prueba más pequeños que 1 pie3 (0,03 m3). 1.2.3

1.3

Los dos procedimientos se describen como sigue:

1.3.1

Procedimiento A—Densidad in-situ y Peso Unitario del Material Total (Sección 10).

1.3.2 Procedimiento B— Densidad in-situ y Peso Unitario de la Fracción de Control (Sección 11). 1.4

Selección del Procedimiento:

1.4.1 El procedimiento A se usa cuando se va a determinar el peso unitario in-situ del material total.


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El procedimiento A también puede ser usado para determinar el porcentaje de compactación o el porcentaje de la densidad relativa, cuando el tamaño máximo de partícula presente en el material in-situ que está siendo ensayado no excede el tamaño máximo de partícula permitido en el ensayo de compactación de laboratorio (NTP 339.141, NTP 339.142, NTP 339.137, NTP 339.138, y Método de Ensayo ASTM D4564). Solamente en las NTP 339.141 y NTP 339.142, se puede corregir el peso unitario determinado en el ensayo de compactación de laboratorio para tamaños de partículas mayores, de acuerdo con y sujeto a las limitaciones de la Práctica ASTM D4718. 1.4.2 El procedimiento B se usa cuando se va a determinar el porcentaje de compactación o el porcentaje de la densidad relativa y cuando el material in-situ contiene partículas mayores que el tamaño máximo de partícula permitido en el ensayo de compactación de laboratorio, o cuando la ASTM D4718 no sea aplicable para el ensayo de compactación de laboratorio. Entonces se considera que el material consiste de dos fracciones, o porciones. El material del ensayo de peso unitario in-situ se divide físicamente en una fracción de control y una fracción con tamaño mayor basada en un tamaño de malla designado. El peso unitario de la fracción de control se calcula y se compara con el(los) peso(s) unitario(s) establecido(s) por el(los) ensayo(s) de compactación de laboratorio. 1.4.2.1 Debido a posibles densidades más bajas originadas cuando hay interferencia de partículas (ver Práctica ASTM D4718), el porcentaje de compactación de la fracción de control no debe asumirse que representa el porcentaje de compactación del material total en el campo. 1.4.3 Normalmente, la fracción de control es el material de tamaño menor a la malla N° 4 para materiales cohesivos o sin drenaje libre y el material de tamaño menor que la malla de 3 pulg. para materiales sin cohesión, de drenaje libre. Mientras se usan otros tamaños para la fracción de control (3/8, 3/4-pulg.), este método de ensayo ha sido preparado por claridad usando solamente los tamaños de malla N° 4 y 3 pulgadas. 1.5 Se puede ensayar cualquier material, con tal de que el material que está siendo ensayado tenga suficiente cohesión o atracción entre partículas para mantener los lados estables durante la excavación del pozo de exploración y durante la realización de la prueba. También debe ser suficientemente firme para no deformar o desprenderse debido a las menores presiones ejercidas mientras se excava el agujero y se llena con agua. 1.5.1 Cuando se usa este método de ensayo con partículas limpias de tamaño relativamente uniforme de 3 pulgadas (75 mm) y mayores, se debe hacer una evaluación muy cuidadosa acerca de si el volumen determinado es representativo de la condición específica. La perturbación durante la excavación, debido a la pérdida de cohesión y a los espacios vacíos entre las partículas y el forro plástico, pueden afectar la medida del volumen en el pozo de exploración. 1.6 Este método de ensayo generalmente se limita a materiales en una condición no saturada y no se recomienda para materiales que son blandos o friables (que se


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desmenuzan fácilmente) o en una condición de humedad tal que el agua se resuma en el agujero excavado. La exactitud del ensayo puede ser afectada en materiales que se deforman fácilmente o que pueden sufrir cambio de volumen en el agujero excavado al estar de pie o caminar cerca al agujero durante el ensayo. 1.7 Los valores establecidos en unidades de libra-pulgada serán considerados como estándar. Los valores dados entre paréntesis sólo son para información. 1.7.1 En la ingeniería, es costumbre usar, intercambiablemente, unidades que representan masa y fuerza, a menos que estén involucrados los cálculos dinámicos (F = Ma). Esto combina dos sistemas separados de unidades implícitamente, es decir, el sistema absoluto y el sistema gravimétrico. Es científicamente indeseable combinar el uso de dos sistemas separados dentro de un sólo estándar. Este método de ensayo se ha escrito usando unidades de libra-pulgada (sistema gravimétrico), donde la libra (lbf) representa una unidad de fuerza (peso); sin embargo, las conversiones están dadas en el sistema SI. El uso de balanzas que registran libras de masa (lbm), o el registro de la densidad en lbm/pies 3 no debe ser considerado como no conformante con este estándar. Este estándar no pretende direccionar todos las propósitos de seguridad, si existe alguno, asociada con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar establecer la seguridad apropiada y las prácticas de salud, así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previas a su uso. Para una declaración específica de riesgo, ver la Sección 7. 1.8

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

2.1

Normas Técnicas Peruanas:

2.1.1 NTP 339.127:1998 contenido de humedad de un suelo.

SUELOS. Método de ensayo para determinar el

2.1.2 NTP 339.136:1999 Definiciones.

SUELOS. Símbolos, Unidades, Terminologías y

2.1.3 NTP 339.137:1999 SUELOS. Método de ensayo estándar para la determinación del índice de densidad y peso unitarios máximos de suelos utilizando una mesa vibratoria. 2.1.4 NTP 339.138:1999 SUELOS. Método de ensayo estándar para la determinación del índice de densidad y peso unitario mínimos de suelos y cálculo de densidad relativa. 2.1.5 NTP 339.141:1999 SUELOS. Método de ensayo para la compactación de suelos en laboratorio utilizando una energía modificada (2700 kN-m/m 3 (56000 pielbf/pie3)).


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2.1.6 NTP 339.142:1999 SUELOS. Método de ensayo para la compactación del Suelo en laboratorio utilizando una energía estándar (6 000 KN-m/m 3 (12 400 pie-lbf/pie3)) 2.1.7 NTP 339.143:1999 SUELOS. Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in-situ mediante el método del cono de Arena. 2.2

Normas Técnicas de Asociación :

2.2.1 ASTM C 127:1988 Coarse Aggregate.

Test Method for Specific Gravity and Absorption of

2.2.2 ASTM C 138:2001 Content (Gravimetric) of Concrete

Test Method for Unit Weight, Yield, and Air

2.2.3 ASTM C 566:2002 Aggregate by Drying.

Test Method for Total Moisture Content of

2.2.4 ASTM D 2167:1994 Test Method for Density and Unit Weight of Soil InPlace by the Rubber Balloon Method. 2.2.5 ASTM D 4564:1993 Sleeve Method.

Test Method for Density of Soil in Place by the

2.2.6 ASTM D 4718:1987(2001) Practice for Correction of Unit Weight and Water Content for Soils Containing Oversize Particles. 2.2.7 ASTM D 4753:2002 Specification for Evaluating, Selecting, and Specifying Balances and Scales for Use in Soil and Rock Testing. 2.2.8 ASTM D 4914:1999 Replacement Method in a Test Pit. 2.2.9

ASTM E 1:2001

2.2.10 ASTM E 11:2001 Purposes. 3. CAMPO DE APLICACION

Test Method for Density of Soils in Place by Sand Specification for ASTM Thermometers. Specification for Wire-Cloth Sieves for Testing


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Este Esquema de Norma es aplicable a suelos y rocas. 4. TERMINOLOGÍA 4.1 Definiciones—Excepto por lo que se indica en 4.2, todas las definiciones están de acuerdo con la NTP 339.136. 4.2

Descripción de Términos:

4.2.1 fracción de control—es la porción de una muestra de suelo que consiste de partículas más pequeñas que un tamaño de malla designado. 4.2.1.1 Discusión—Esta fracción se usa para comparar los pesos unitarios in-situ con los pesos unitarios obtenidos de ensayos estándar de laboratorio. El tamaño de la malla de control depende del ensayo de laboratorio usado. 4.2.2 partículas con tamaño sobredimensionado—es la porción de una muestra de suelo que consiste de las partículas mayores que un tamaño de malla designado. 5.

RESUMEN DEL METODO DE ENSAYO

5.1 Se prepara la superficie del terreno en la ubicación del ensayo, se coloca una plantilla (anillo de metal) y se ajusta en posición. Se coloca un forro plástico sobre la plantilla y se determina el espacio entre un nivel seleccionado dentro de la plantilla y la superficie del suelo, llenando el espacio con agua. Se determina la masa o el volumen de agua requeridos para llenar la plantilla hasta el nivel seleccionado y se remueven el agua y el plástico. Se excava el material de dentro de los límites de la plantilla, formando una calicata. Se pone un forro plástico entre el pozo de exploración y la plantilla, se vacía agua en el pozo y la plantilla hasta el nivel seleccionado y seguidamente, se determina el volumen del agujero. Se calcula la densidad húmeda del material in-situ a partir de la masa del material removido y el volumen medido del pozo de exploración. Se determina el contenido de humedad y se calcula el peso unitario en seco del material in-situ. 5.2 El peso unitario de una fracción del material se puede determinar substrayendo la masa y volumen de cualquier partícula sobredimensionada de los valores iniciales y volviendo a calcular el peso unitario. 6.

SIGNIFICADO Y USO

6.1 Este método de ensayo se usa para determinar el peso unitario in-situ de materiales compactados en la construcción de terraplenes de tierra, rellenos de carretera y rellenos estructurales. Para control de construcción, puede usarse como base de aceptación del material compactado a un peso unitario especificado o a un porcentaje de un peso unitario máximo determinado por un método de ensayo estándar de laboratorio como se determina


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en las NTP 339.141 o NTP 339.142, sujeto a las limitaciones discutidas en 1.4. 6.2 Este Método de Ensayo puede usarse para determinar el peso unitario in-situ de depósitos de suelo naturales, agregados, mezclas de suelo, u otros materiales similares. 7.

APARATOS

Balanza, con una capacidad y legibilidad apropiadas para la masa y los procedimientos técnicos procesales concordantes con las dimensiones específicas del pozo de prueba dentro del rango de volumen de 3 a 100 pies3 (0,08 a 2,83 m3) y cumpliendo los requisitos de la Especificación ASTM D4753. 7.1

7.2 Balanza—una balanza para determinar el contenido de humedad del material menor de la malla No. 4, con una capacidad mínima de aproximadamente 1000 g y cumpliendo los requerimientos de la Especificación ASTM D4753 para una sensibilidad de 0,1 g. 7.3 Horno de Secado, termostáticamente controlado, preferentemente del tipo de tiro forzado, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5 ºC en la cámara secante. 7.4 Mallas, mallas N° 4 (4,75 mm) y de 3 pulg. (75 mm), conformando los requerimientos de la Especificación ASTM E11. 7.5 Termómetro, rango de 0 a 50 ºC, con gradaciones de 0.5º, conformando los requerimientos de la Especificación ASTM E 1. 7.6 Plantilla de Metal—una plantilla circular que sirve como patrón para la excavación. Las dimensiones de la plantilla, sus formas y el material de que está hecha pueden variar según el tamaño del pozo de exploración que será excavado. La plantilla debe ser lo suficientemente rígida para no deflectarse o doblarse. NOTA 1—La plantilla mostrada en la Fig. 1 representa un diseño que se ha encontrado conveniente para este propósito.

ESQUEMA DE NORMA TECNICA PERUANA FIG. 1

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Anillo Metálico de 6 pies (1,80 m) de diámetro para determinación del Peso Unitario in-situ.

7.6.1 Desde que puede ser difícil colocar la plantilla exactamente a nivel, particularmente con diametros de anillos de 6 pies (1,8 m) y mayores, la altura de la plantilla debe cubrir una pendiente de aproximadamente 5%. Puesto que el nivel de agua tiene que estar debajo de la parte superior de la plantilla, no es necesario que la plantilla esté nivelada. Los anillos más grandes deben ser lo suficientemente altos para prevenir cualquier pérdida de agua debido a la acción ondulatoria causada por el viento. 7.7 Forros Plásticos, de aproximadamente 4 a 6 milipulgadas de espesor. Dos piezas, lo suficientemente grandes para forrar el pozo de exploración, extendiéndose aproximadamente 3 pies (1 m) más allá del exterior de la plantilla. Se puede usar cualquier tipo de material plástico, con tal de que sea lo bastante flexible para adaptarse a la forma de la superficie del suelo. 7.8 Dispositivo Medidor de Agua, incluyendo un contenedor de almacenamiento, mangueras de descarga o tuberías, y un medidor de agua, balanza, u otro dispositivo de medición conveniente. El agua puede ser medida por masa o por volumen. El equipo debe ser capaz de controlar la descarga de agua de manera que cualquier inexactitud en el llenado y medida no exceda de ±1% de la masa o volumen total descargados. 7.9 Indicador de Referencia del Nivel de Agua—Se debe establecer una referencia del nivel de agua, de tal manera que el nivel de agua en la plantilla sea el mismo en las dos determinaciones. Un medidor de gancho puede ser la forma más simple y más práctica, aunque se puede usar cualquier dispositivo tal como una vara con un extremo puntiagudo que pueda sujetarse a la plantilla, un nivel de carpintero y una regla, una wincha de carpintero sobre una viga colocada transversalmente a la plantilla, o cualquier otro dispositivo similar. Cualquiera que sea el método empleado, el dispositivo debe ser capáz de ser retirado y reemplazado para que el nivel de agua de referencia sea medido en la misma ubicación exacta. Si la superficie del agua dentro de la plantilla no está lisa, puede ser necesario algún tipo de protección alrededor del dispositivo. 7.10 Sifón, Bomba, Baldes, Mangueras, u otro equipo capáz de mover agua hacia y desde la plantilla o calicata, o ambos y cualquier contenedor o depósito de almacenamiento. 7.11 Equipo Misceláneo, sacos de arena usados para prevenir el movimiento de la plantilla durante el ensayo; palas, picos, cinceles, barretas, cuchillos y cucharas para excavar el pozo de exploración; baldes o latas sin soldadura con tapas, bidones, barriles, u otros recipientes convenientes para retener el especimen de ensayo sin cambio de humedad; tela para recolectar el exceso de tierra; recipientes y platos de porcelana convenientes para los especímenes del contenido de humedad; tablas, tablones, etc., que sirvan como plataforma de trabajo cuando se ensayan suelos que pueden fluir o deformarse; montacargas, eslingas, cadenas, y otro equipo conveniente que pueda ser requerido para manejar cargas pesadas; nivel de agrimensor y vara u otro equipo conveniente para inspeccionar la pendiente de la plantilla in-situ; cinta adhesiva o mortero, o ambos, usados para prevenir el rasgado del forro plástico por fragmentos de piedra


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afilados. 8. RIESGOS A LA SEGURIDAD 8.1 Este método de ensayo involucra el manejo de cargas pesadas. 9.

RIESGOS TECNICOS

9.1 Deben identificarse los materiales que pueden fluir o deformarse durante el ensayo, debiendo tomarse las precauciones apropiadas. 9.2 Los errores pueden surgir al calcular el peso unitario, debido a la influencia de la humedad excesiva en el material. Estos errores pueden ser importantes en materiales con alta permeabilidad tales como arenas y gravas donde el fondo del agujero de prueba está cerca de, o bajo el nivel freático. Las fuerzas de flotación del agua libre bajo o detrás del plástico pueden afectar de forma adversa a la determinación del volumen. 9.3 El área de ensayo y el equipo deben estar adecuadamente protegidos durante los periodo de tiempo inclemente tales como lluvia, nevada, o viento. Si se requiere el valor del contenido de humedad in-situ, puede ser necesario proteger el área de la luz solar directa. 9.4 Pueden requerirse numerosos contenedores durante la realización de este método de ensayo. Los recipientes deben etiquetarse apropiadamente para evitar una posible confusión. 9.5 La masa total del agua, o de la muestra de suelo, o ambas, pueden exceder la capacidad de la balanza usada, requiriendo determinaciones acumulativas. Debe tenerse cuidado de asegurar que la masa total está apropiadamente determinada. 10.

CALIBRACION Y ESTANDARIZACION

10.1 Si se determina el volumen de agua usado con un dispositivo de medición de agua, el dispositivo debe calibrarse para reunir los requerimientos de 7.8. 11.

Procedimiento A—Densidad In-situ y Peso Unitario del Material Total

11.1 El procedimiento A se usa para determinar un peso unitario total (ver 1.4). 11.2 Determine el volumen recomendado de la muestra y seleccione la plantilla apropiada para la gradación anticipada del suelo de acuerdo con la información contenida en el


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Anexo A1. Ensamble el resto del equipo requerido. 11.3 Determine la masa de cada combinación de contenedor vacío, tapa, y forro del contenedor (si ha sido usada) que contendrá el material excavado. Numere los contenedores y márquelos de acuerdo al uso. Escriba la masa en el contenedor o prepare una lista por separado. 11.4 Prepare la cantidad de agua a ser usada. El volumen del pozo de exploración excavado se determina llenando el pozo de exploración con agua y midiendo la masa o el volumen del agua. La medición de la masa de agua usada normalmente es práctica solamente para anillos con diámetros de 3 a 4 pies (1 a 1,3 m). Si se mide la masa de agua, seguir 10.4.1. Si se mide el volumen del agua, seguir 10.4.2. 11.4.1 Si se mide la masa de agua usada, los contenedores de agua deben prepararse con la masa de agua determinada antes y después del ensayo. Para pozos de exploración con volúmenes de 3 a 6 pies3, (0,08 a 0,17 m3), use contenedores tales como baldes de 5 galones, de tal manera que la masa se pueda determinar en una balanza normal de laboratorio. Pueden medirse volúmenes de pozos de exploración más grandes usando el agua contenida en tanques o bidones de 55 galones, si se encuentran disponibles equipos tales como un montacarga y una balanza adecuada, para determinar la masa. 11.4.1.2 Se necesitan dos equipos de agua y contenedores. La determinación del volumen del pozo de exploración requiere dos determinaciones separadas de la masa de agua para: (a) medir la masa de agua usada para llenar el espacio entre la superficie del terreno (antes de que el pozo de exploración sea excavado) y un nivel de referencia del agua en la plantilla; y (b) para medir la masa de agua usada para llenar el pozo de exploración hasta el mismo nivel de agua de referencia. La diferencia entre las dos masas, da la masa de agua en el pozo de exploración. 11.4.1.3 Estime la masa de agua (y el número de contenedores) requeridos para llenar la plantilla. La masa estimada puede ser calculada multiplicando el volumen de la plantilla por la densidad del agua. Numere los contenedores a ser usados y márquelos por su uso, por ejemplo “corrección de plantilla”. Llene los contenedores con agua, y determine y registre la masa de los contenedores y del agua. 11.4.2 Del volumen anticipado del pozo de exploración, estime la masa de agua requerida para llenar el pozo de exploración. La masa de agua estimada para ser usada en el pozo de exploración puede ser calculada multiplicando el volumen previsto del pozo de exploración por la densidad de agua y agregándole la masa de agua calculada en 10.4.1.2. Aumente esta cantidad en aproximadamente 25% para asegurar un suministro suficiente de agua disponible en el sitio. Determine el número de contenedores requerido, numérelos, y márquelos por su uso, por ejemplo, “pozo de exploración”. Llene los contenedores con agua, y determine y registre la masa de los contenedores y el agua. Proceda hasta 10.5. Si se mide el volumen de agua usada, use un dispositivo medidor de agua para medir los galones (litros) de agua usada desde un camión tanque para agua, un depósito de agua grande, o desde contenedores grandes de agua tales como bidones de 55 galones. El


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dispositivo medidor de agua debe reunir los requerimientos de 6.8. 11.4.2.1 Se necesitan dos determinaciones separadas del volumen para: (a) medir el volumen del agua necesaria para llenar el espacio entre la superficie del terreno (antes de que el pozo de exploración sea excavado) y un nivel de referencia del agua marcado en la plantilla; y (b) para medir el volumen de agua usado para llenar el pozo de exploración al mismo nivel de referencia del agua en la plantilla. La diferencia entre los dos volúmenes da el volumen del agua en el pozo de exploración. 11.4.2.2 El volumen aproximado de agua requerido es igual al volumen previsto del pozo de exploración más dos veces el volumen calculado de la plantilla. De ser necesario, multiplique el volumen requerido en pies cúbicos por 7.48 para determinar el volumen en galones. Aumente esta cantidad en aproximadamente 25% para asegurar que esté disponible en el sitio un suministro suficiente de agua. Si se usan contenedores, determine el número requerido y llene los contenedores con agua; por otra parte, llene el camión tanque con agua suficiente. 11.5 Seleccione un área representativa para el ensayo, evitando los lugares donde la remoción de partículas grandes desgastará la plantilla. 11.6 Preparación del Área Superficial a ser Ensayada: 11.6.1 Remueva todo material suelto de un área lo bastante grande en la cual va colocar la plantilla. Prepare la superficie expuesta de manera que sea firme, y esté razonablemente a nivel. 11.6.2 El personal no debe pararse sobre o alrededor del área seleccionada para el ensayo. Proporcione una plataforma de trabajo al ensayar materiales que pueden fluir o deformarse. 11.7 Colocación y Asentando de la Plantilla en la Superficie Preparada 11.7.1 Asiente firmemente la plantilla para evitar el movimiento de la misma mientras se realiza el ensayo. Para mantener la posición puede ser necesario el uso de uñas, pesos, u otros medios. Verifique la elevación en varias ubicaciones de la plantilla. Desde que el nivel de agua de referencia se mantiene debajo de la parte superior de la plantilla, no es necesario que la plantilla esté exactamente nivelada, pero la inclinación de la plantilla no debe exceder del 5%. 11.7.2 Remueva cualquier material suelto mientras se coloca y asienta la plantilla, teniendo cuidado de evitar dejar cualquier espacio vacío bajo la plantilla. Si es necesario, los vacíos bajo la plantilla pueden ser llenados usando suelo plástico, arcilla de moldeado, mortero, u otro material conveniente, con tal de que este material no sea subsecuentemente excavado como parte del material removido del pozo de exploración. 11.7.3 Inspeccione la superficie dentro de la plantilla. Si es necesario, cubra cualquier borde afilado con cinta adhesiva u otro material conveniente para prevenir el rasgado o cortado del revestimiento plástico.


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11.8 Determine el volumen del espacio entre la superficie del terreno y el nivel de agua de referencia. 11.8.1 Deben tenerse en cuenta las irregularidades de la superficie del terreno dentro de la plantilla. Para hacer esto, determine el volumen de agua requerido para llenar el espacio entre la superficie del terreno y el nivel de agua de referencia. 11.8.2 Coloque un plástico de 4 a 6 mili pulgadas de espesor sobre la plantilla y dele forma con la mano para conformar la superficie irregular del terreno y de la plantilla. El plástico debe extenderse aproximadamente 3 pies (1 m) fuera de la plantilla. El plástico no debe estirarse demasiado tenso ni contener pliegues excesivos o arrugas (vea Fig. 2). 11.8.3 Ensamble el equipo para el indicador de la referencia del nivel de agua. Normalmente, la referencia del nivel de agua se fija después de que el agua en la plantilla alcanza un nivel práctico. 11.8.4 Si se está midiendo el volumen de agua, ponga el indicador del dispositivo medidor de agua en cero o registre la lectura inicial del indicador. Vierta el agua de los contenedores o descargue el agua del depósito de agua en la plantilla hasta que el nivel del agua alcance un nivel práctico. Debe considerarse la pendiente de la plantilla y cualquier posible acción ondulatoria para prevenir la pérdida de agua. Ponga el indicador de la referencia del nivel de agua (ver Fig. 3). Si se está midiendo el volumen de agua, registre la lectura final del dispositivo medidor de agua. Si se está midiendo la masa de agua, ahorre el agua restante para una determinación subsecuente. 11.8.4.1 Inspeccione el goteo de agua buscando burbujas, observando el nivel de agua durante un tiempo apropiado, etc. 11.8.5 Haga marcas apropiadas de manera que el indicador del nivel de agua pueda ponerse en la posición idéntica y a la misma elevación después de la excavación del pozo de exploración. Desarme el indicador de la referencia del nivel de agua.


FIG.2

Forro plástico colocado y preparado para la determinación del Volumen Inicial.

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FIG. 3

Medición del Nivel de Agua de Referencia con una Escuadra de carpintero

11.8.6 Retire el agua de la plantilla y retire el plástico. 11.9 Excavación del Pozo de exploración: 11.9.1 Usando herramientas manuales (pala, cincel, cuchillo, barreta, etc.), excave la porción central del pozo de exploración. El uso de equipo pesado, tal como un retroexcavador o un montacarga mecánico o hidráulico, puede ser requerido para remover partículas grandes. 11.9.1.1 No permita el movimiento de equipo pesado en el área de ensayo si hay riesgo de deformación del material dentro del pozo de exploración. 11.9.2 Coloque todo el material excavado del pozo de exploración en el(los) contenedor(es). Tenga cuidado de evitar perder cualquier material. NOTE 2—Para las plantillas de tamaño más pequeño donde los contenedores para el material pueden estar fuera de la plantilla, se puede poner una tela o capa plástica bajo los contenedores para facilitar la localización y recolección de cualquier material suelto.

11.9.3 Guarde el(los) contenedor(es) cubierto(s) cuando no esté(n) en uso para evitar la pérdida de humedad. Puede usarse una bolsa plástica sellada dentro el contenedor para sostener el material. 11.9.4 Alise cuidadosamente los lados de la excavación de tal modo que las dimensiones del pozo de exploración y del terreno en contacto con la plantilla estén tan cerca como sea posible a las dimensiones del agujero de la plantilla. Evite perturbar la plantilla o el


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material abajo o fuera de la plantilla. 11.9.5 Continúe la excavación a la profundidad requerida, removiendo cuidadosamente cualquier material que haya sido compactado o que se haya soltado en el proceso. 11.9.5.1 Si durante la excavación del material dentro del pozo de exploración, se encuentra una partícula (o partículas) que es (o son) aproximadamente 1 1/2 veces, o más, mayores que el tamaño máximo de partícula usado para establecer las dimensiones y volumen mínimo del pozo de exploración (ver Anexo A1), ponga la partícula(s) a un lado y márquela(s) apropiadamente. La masa y volumen de la(s) partícula(s) deben determinarse y substraerse de la masa y el volumen del material removido del pozo de exploración. Considere la(s) partícula(s) más grande(s) como “sobredimensionada,” y siga el procedimiento descrito en la Sección 11, excepto que el peso unitario “total”, que incluiría la(s) partícula(s) más grande(s), no necesita ser calculado. Los valores determinados de la “fracción de control”, vienen a ser los valores del material total en el pozo de exploración. 11.9.5.2 Si se encuentran partículas con una masa de 5% o más de la masa del terreno excavado, repetir el ensayo con un pozo de exploración más grande de acuerdo con las instrucciones del Anexo A1. 11.9.6 Los lados del pozo deben estar tan cerca de la vertical como sea posible, pero en caso de necesidad, se inclinarán hacia el centro (ver Fig. 4). Los materiales que no tengan mucha cohesión darán como resultado un pozo de exploración de forma más cónica.

FIG. 4 Proceso de Excavación del Pozo de Exploración. 11.9.7 El perfil del pozo terminado debe ser tal que el agua llene completamente la excavación. Los lados del pozo de exploración deben ser tan lisos como sea posible y libres de cavidades o salientes. 11.9.8 El fondo del pozo de exploración debe limpiarse de todo material suelto.


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11.9.9 Inspeccione la superficie del material dentro de la plantilla. Cubra cualquier borde afilado con cinta adhesiva u otro material conveniente para prevenir el rasgado o corte del revestimiento plástico. Se puede usar mortero, u otro material conveniente, para rellenar vacíos y eliminar bordes afilados, salientes, o cavidades que no pueden alisarse o eliminarse. El volumen del material usado debe poder ser determinado, tomando las previsiones adecuadas para a ello. 11.9.9.1 Si se usa mortero, medir la masa del mortero y calcular el volumen en pies cúbicos de acuerdo con el Método de Ensayo ASTM C138. 11.10 Determinación del Volumen del Pozo de Exploración: 11.10.1 Coloque el forro plástico en el pozo de exploración. El plástico de aproximadamente 4 a 6 mili pulgadas de espesor, debe ser suficientemente largo para extenderse aproximadamente 3 pies (1 m) fuera de los límites de la plantilla después de haber sido cuidadosamente colocado y formado dentro del pozo. Deje pedazos largos para efectuar dobleces. El plástico no debe estirarse hasta quedar demasiado tenso, ni contener pliegues excesivos o arrugas. Inspeccione el plástico en busca de perforaciones antes de usarlo. 11.10.2 Si se está midiendo el volumen del agua, ponga el indicador del dispositivo medidor de agua en cero o registre la lectura inicial del indicador. Vierta el agua de los contenedores o descargue el agua del depósito de agua en el pozo de exploración hasta que el agua alcance el indicador de referencia del nivel de agua. Cuando se ha completado el llenado, registre la lectura final del indicador del dispositivo medidor de agua. Si se está midiendo la masa de agua, deje a un lado el agua restante para una subsiguiente determinación de masa. Si es necesario, calcule los galones (litros) de agua usada. 11.10.2.1 Inspeccione para verificar si hay goteo de agua buscando burbujas, observando el nivel del agua durante un tiempo apropiado, etc. 11.10.3 Si se mide la masa de agua, determine y registre la temperatura del agua en el pozo de exploración. 11.10.4 Remueva el agua del pozo de exploración y quite el forro plástico. Inspeccione el plástico para verificar la presencia de cualquier agujero que pueda haber permitido que el agua se escape durante el ensayo. La pérdida de agua requerirá otra determinación del volumen. 11.11 Calculo del Volumen del Pozo de Exploración: 11.11.1 Si se está midiendo la masa de agua, determínela como sigue: 11.11.1.1 Determine y registre la masa del contenedor(es) y del agua restante después de llenar la plantilla (el espacio entre la superficie del terreno y el nivel de agua de


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referencia). 11.11.1.2 Calcule y registre la masa total de agua usada para llenar la plantilla al nivel de agua de referencia. 11.11.1.3 Determine y registre la masa del(os) contenedor(es) y del agua restante después de llenar el pozo de exploración y la plantilla al nivel de referencia del agua. Calcule y registre la masa total del agua usada para llenar el pozo de exploración y la plantilla al nivel del agua de referencia. 11.11.1.5 Calcule y registre la masa de agua usada para llenar el pozo de exploración. 11.11.1.6 Usando una densidad de agua de 62.3 lbm/pies 3 (esto supone una temperatura entre 18 y 24 ºC), calcule y registre el volumen de agua usado para llenar el pozo de exploración. Si no se usó mortero u otro material, este valor es el volumen del pozo de exploración. Si se usó mortero, agregue el volumen calculado del mortero al volumen del agua usado para determinar el volumen del pozo de exploración. 11.11.2 Si se está midiendo el volumen del agua, determínelo como sigue: 11.11.2.1 Calcule y registre el volumen de agua usado para llenar la plantilla (el espacio entre la superficie del terreno y el nivel de agua de referencia). 11.11.2.2.Calcule y registre el volumen de agua usado para llenar el pozo de exploración y la plantilla. 11.11.2.3 Calcule y registre el volumen de agua usado para llenar el pozo de exploración. 11.11.2.4 Calcule y registre los pies cúbicos de agua usados para llenar el pozo de exploración. Si no se usara mortero, este valor es el volumen del pozo de exploración. Si se usara mortero, agregue el volumen calculado del mortero (ver 11.9.9.1) al volumen del agua usado para determinar el volumen del pozo de exploración. 11.12

Determinación del Peso Unitario Seco:

11.12.1 Determine la masa total del material excavado y de los contenedores. Calcule y registre la masa total de los contenedores usados para sostener el material excavado. Registre los números del contenedor. 11.12.3 Calcule y registre la masa del material excavado. 11.12.4 Calcule la densidad húmeda del material excavado. 11.12.5 Si se requiere un Porcentaje de Compactación o un porcentaje de Densidad


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Relativa de la fracción de control, separe el material usando la malla del tamaño apropiado y siga los procedimientos indicados en el Procedimiento B. Si no se usa el procedimiento B, obtenga un espécimen con contenido de humedad de acuerdo con la NTP 339.127 ó ASTM C 566 y regístrelo. NOTE 3—Para una determinación rápida del contenido de humedad de suelos que contienen menos de 15% de finos (pasante la malla N° 200), se puede usar una fuente conveniente de calor tal como una placa calentadora eléctrica o a gas. Si se usa una fuente de calor diferente que el horno de temperatura controlada, agite el espécimen de ensayo para acelerar el secado y evitar recalentamiento localizado. El material puede ser considerado seco cuando un calor posterior causará, o causaría, menos del 0,1% de pérdida adicional de masa.

11.12.7 Calcule y registre la densidad en seco y el peso unitario en seco del material. 12. Procedimiento B—Densidad In-situ y Peso Unitario de la Fracción de Control 12.1 Este procedimiento se usa cuando se requiere conocer el porcentaje de compactación o el porcentaje de densidad relativa de la fracción de control (ver 1.4). 12.2 Obtenga la densidad húmeda in-situ del material total siguiendo el Procedimiento A, como se estableció en 11.2 a 11.12.4. 12.3 Para obtener la densidad húmeda de la fracción de control, determine la masa y el volumen de las partículas sobredimensionadas y substraiga de la masa total y del volumen total para conseguir la masa y el volumen de la fracción de control. Calcule la densidad de la fracción de control a partir de la masa y del volumen de la fracción de control. 12.3.1 Normalmente, se determina la densidad húmeda de la fracción de control y se calcula la densidad en seco usando el contenido de humedad de la fracción de control. 12.3.2 Adicionalmente se pueden determinar el contenido de humedad de las partículas sobredimensionadas, el contenido de humedad del material total y el porcentaje de partículas sobredimensionadas. 12.4 Después de obtener la masa húmeda del material total removido del pozo de exploración, separe el material en la fracción de control y las partículas sobredimensionadas que usan el tamiz designado. Haga esto rápidamente para minimizar la pérdida de humedad. Si el ensayo es para control de construcción, ponga la fracción de control en un contenedor hermético para los ensayos posteriores. Lave las partículas sobredimensionadas y reduzca el agua libre en la superficie de las partículas por secado, drenaje, o usando un método similar. 12.5 Determine la masa húmeda de las partículas sobredimensionadas más el contenedor de masa predeterminada y registre.


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12.7 Calcule la masa húmeda de las partículas sobredimensionadas y registre. 12.8 Calcule la masa húmeda de la fracción de control y registre. 12.9 Calcule y registre el volumen de las partículas sobredimensionadas usando un valor del peso específico de masa de las partículas sobredimensionadas. Si se han realizado los ensayos previos para el peso específico de masa de las partículas sobredimensionadas de una fuente particular y ese valor es relativamente constante, se puede asumir un peso específico. Por otra parte, obtenga una muestra representativa y determine el peso específico de masa de acuerdo con el Método de Ensayo ASTM C 127, excepto que no se usará el secado al horno ni el periodo de remoje de 24-h. El peso específico de masa usado debe corresponder a la condición de humedad de las partículas sobredimensionadas cuando se determina su masa. Como se explicó en este método de ensayo, se debe determinar el peso específico de la masa en las partículas sobredimensionadas en la condición de humedad como se estableció en 11.5 a 11.7. Si se usa el peso específico seco o el peso específico saturado superficialmente seco (SSD), entonces determine la masa de las partículas sobredimensionadas por este procedimiento en horno de secado o del material SSD, respectivamente. 12.10 Calcule el volumen de la fracción de control y registre. 12.11 Calcule la densidad en húmedo de la fracción de control. 12.12 Determine el contenido de humedad de la fracción de control de acuerdo con el Método de ensayo ASTM C 566 o NTP 339.127 (ver Nota 2) y registre. 12.13 Calcule la densidad seca y el peso unitario seco de la fracción de control y registre. 12.14 Si se desea, determine y registre el contenido de humedad de las partículas sobredimensionadas de acuerdo con el Método de Ensayo ASTM C 566 o con la NTP 339.127 (ver Nota 2). Si se han realizado ensayos previos para contenido de humedad de las partículas sobredimensionadas de una fuente particular y el valor es relativamente constante, se puede asumir un volumen de humedad. 12.15

Si se desea, determine el porcentaje de partículas sobredimensionadas:

12.15.1 Calcule la masa seca de la fracción de control y registre. 12.15.2 Calcule la masa seca de las partículas sobredimensionadas y registre. 12.15.3 Calcule la masa seca de la muestra total y registre. 12.15.4 Calcule el porcentaje de las partículas sobredimensionadas y registre. 12.16

Si se desea, calcule el contenido de humedad del material total y registre.


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12.17 Si se desea, calcule la densidad seca y el peso unitario seco del material total y registre. 13.

Cálculos—Procedimiento A

Calcule la masa del agua usada para llenar el pozo de exploración y la plantilla como sigue: m5 = m1 – m3

(1)

donde: m5 = masa de agua usada para ocupar el volumen del pozo de exploración y la plantilla, lbm (kg), m1 = masa de agua y contenedores para llenar el volumen del pozo de exploración y de la plantilla (antes del ensayo), lbm (kg); y m3 = masa de agua y contenedores para llenar el volumen del pozo de exploración y la plantilla (después del ensayo), lbm (kg). 13.1

Calcule la masa del agua usada para llenar hasta el nivel superior de la plantilla como sigue: m6 = m2 – m4 (2)

donde: m6 = masa del agua para el volumen hasta el nivel superior de la plantilla, lbm (kg), m2 = masa del agua y contenedores para el volumen hasta el nivel superior de la plantilla (antes del ensayo), lbm (kg), y m4 = masa del agua y contenedores para el volumen hasta el nivel superior de la plantilla (después del ensayo), lbm (kg). 13.2

Calcule la masa del agua usada para llenar el pozo de exploración como sigue: m7 = m5 – m6 (3)

donde: m7 = masa del agua en pozo de exploración, lbm (kg), m5 = masa de agua usada para ocupar el volumen del pozo de exploración y la plantilla, lbm (kg), y m6 = masa del agua para el volumen hasta el nivel superior de la plantilla, lbm (kg) 13.3

Calcule el volumen del agua usada para llenar el pozo de exploración como sigue:

Masa medida de agua:

V4 = m7 / w V4 = ( m7 / w )

donde:

(pulgada-libra) 1 103

x

( SI)

(4ª) (4b)


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V4= volumen del agua en el pozo de exploración, pies3 (m3), m7= masa del agua en el pozo de exploración, lbm (kg), y w= densidad del agua, lbm/pies3 (g/cm3). o: Volumen medido del agua: V4 = V3 x 0,13368 V4 = V3 x 1 103

(pulgada-libra) ( SI)

(5a) (5b)

donde: V4 = volumen del agua en el pozo de exploración, pies3 (m3), V3 = volumen del agua en el pozo de exploración, gal (L) = V1 - V2 , V1 = volumen del agua usada para llenar el pozo de exploración y la plantilla, gal (L), V2 = volumen de agua usado para llenar la plantilla, gal (L), 0,13368 = constante para convertir galones a pies3, y 103 = constante para convertir litros a m3. 13.4

Calcule el volumen del mortero como sigue: V5 =

m11 m

(6)

donde: V5 = volumen del mortero en el pozo de exploración, pies3 (m3), m11 = masa del mortero en el pozo de exploración, lbm (kg), y m = densidad del mortero, lbm/pies3 (Mg/m3). 13.5

Calcule el volumen del pozo de exploración como sigue: V6= V4 + V5

(7)

o si no se ha usado ningún mortero: V6 = V4

(8)

donde: V6 = volumen del pozo de exploración, pies3 (m3), V4 = volumen del agua en el pozo de exploración, pies3 (m3), y V5 = volumen del mortero en el pozo de exploración, pies3 (m3). 13.6

Calcule la masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, como sigue: m10= m8 - m9 (9)


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donde: m10 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, lbm (kg), m8 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración más la masa de los contenedores, lbm (kg), y m9 = masa de los contenedores para m8, lbm (kg). 13.8 Calcule la densidad húmeda del material excavado del pozo de exploración como sigue: húm= m10 / V6 ( pulgada- libra) (10a)

húm= (m10 / V6 ) x 1 103

( SI)

(10b)

donde: húm = densidad húmeda del material excavado del pozo de exploración, lbm/pie3 (Mg/m3), m10 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, lbm (kg), y V6 = volumen del pozo de exploración, pies3 (m3). 13.9 Calcule la densidad seca del material excavado del pozo de exploración como sigue:  húm   d 1  ( w / 100)

(11)

donde: d = densidad seca del material excavado del pozo de exploración, lbm/pies3 (Mg/m3), húm = densidad húmeda del material excavado del pozo de exploración, lbm/pies 3 (Mg/m3), y  = contenido de humedad del material excavado del pozo de exploración, %. 13.10 Calcule el peso unitario seco del material excavado del pozo de exploración como sigue:

d = d x 1 lbf 1 lbm

(pulgada-libra)

(12a)

donde:

d = peso unitario seco del material excavado del pozo de exploración, lbf/pies3 (kN/m3), y d = densidad seca del material excavado del pozo de exploración, lbm/pies3 (Mg/m3). Asuma que en el sistema de pulgadas-libras: 1 lbm = 1 lbf. Donde: 9,807 = es la constante para convertir Mg a kN. 13.11 Si desea, convierta el peso unitario seco en unidades de libra pulgada a unidades SI como sigue:


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peso unitario en kN/m3 = peso unitario en lbf/pies3 x 0,1571

(13)

donde: 0,1571 = es la constante para convertir lbf/pies3 a kN/m3. 14. Cálculos—Procedimiento B 14.1 Calcule la masa húmeda de partículas sobredimensionadas, como sigue: m14= m12 - m13 (14) donde: m14 = masa húmeda de las partículas sobredimensionadas, lbm (kg), m12 = masa húmeda de las partículas sobredimensionadas y el contenedor, lbm (kg), y m13 = masa del contenedor, lbm (kg). 14.2

Calcule la masa húmeda de la fracción de control como sigue: m18= m10 - m14

(15)

donde: m18 = masa húmeda de la fracción de control, lbm (kg), m10 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, lbm (kg), y m14 = masa húmeda de las partículas sobredimensionadas, lbm (kg). 14.3 Calcule el volumen de las partículas sobredimensionadas basándose en un peso específico de la masa como sigue: Vsd = m14 (libra-pulgada) (16ª) 3 Gm (62,4 lbm/ft ) Vsd =

m14 Gm (1 g/cm3)

x 1 103

(SI)

(16b)

donde: Vsd = volumen de partículas sobredimensionadas, pies3 (m3), m14 = masa húmeda de las partículas sobredimensionadas, lbm (kg), Gm = peso específico de las partículas sobredimensionadas, 62,4 lbm/pies3 = densidad del agua, 1 g/cm3 = densidad del agua, y 1/103= constante para convertir g/cm3 a kg/m3. 14.4 Calcule el volumen de la fracción de control como sigue: Vc = V6 – Vsd

(17)


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donde: Vc = volumen de la fracción de control, pies3 (m3), V6 = volumen del pozo de exploración, pies3 (m3), y Vsd = volumen de las partículas sobredimensionadas, pies3 (m3). 14.5 Calcule la densidad húmeda de la fracción de control como sigue:

húm (c) = m18 Vc

(libra-pulgada)

húm (c) = (m18) x 1 Vc 103

(SI)

(18a)

(18b)

donde:

húm (c) = densidad húmeda de la fracción de control, lbm/pies3 (Mg/m3), m18 = masa húmeda de la fracción de control, lbm (kg), y Vc = volumen de la fracción de control, pies3 (m3). 14.6 Calcule la densidad seca de la fracción de control como sigue:

d (c) =

húm (c) 1 + f /100

(19)

donde: d (c ) = densidad seca de la fracción de control, lbm/pies3 (Mg/m3), húm (c) = densidad húmeda de la fracción de control, lbm/pies3 (Mg/m3), y f = contenido de humedad de la fracción de control, % 14.7 Calcule el peso unitario seco de la fracción de control como sigue:

d (c) = d (c) x 1 lbf 1 lbm

(pulgada-libra)

(20a)

(SI)

(20b)

Asuma que en el sistema de pulgadas-libras: 1 lbm = 1 lbf.

d (c) = d (c) x 9,807

donde: 9,807 = constante para convertir Mg a kN, d (c)= peso unitario seco de la fracción de control, lbf/pies3 (kN / m3), y d (c) = densidad seca de la fracción de control, lbm/ft3 (Mg/m3).


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14.8 Si desea, convierta el peso unitario seco en unidades del sistema pulgadas-libras a las unidades SI, usando la Ec 13. 14.9 Calcule la masa seca de la fracción de control como sigue: m19=

m18 1 + f /100

(21)

donde: m19 = masa seca de la fracción de control, lbm (kg), m18 = masa húmeda de la fracción de control, lbm (kg), y f = contenido de humedad de la fracción de control, %. 14.10 Calcule la masa seca de las partículas sobredimensionadas usando una de las expresiones siguientes: m17 = m15 - m10 (22ª) o m17 = m14 (22b) 1 + (sd /100) donde: m17 = masa seca de partículas sobredimensionadas, lbm (kg), m10 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, lbm (kg), m14 = masa húmeda de las partículas sobredimensionadas, lbm (kg), m15 = masa seca de las partículas sobredimensionadas y del contenedor, lbm (kg), y os= contenido de humedad de las partículas sobredimensionadas, %. 14.11 Calcule la masa seca de la muestra total como sigue: m20 = m19 + m17

(23)

donde: m20 = masa seca de la muestra total (fracción de control más partículas sobredimensionadas), lbm (kg), m19 = masa seca de la fracción de control, lbm (kg), m17 = masa seca de las partículas sobredimensionadas, lbm (kg). 14.12 Calcule el porcentaje de partículas sobredimensionadas como sigue: Porcentaje de sobredimensión= m17 x 100 m20

(24)

donde: m17 = masa seca de partículas sobredimensionadas, lbm (kg), y m20 = masa seca de la muestra total (fracción de control más partículas


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sobredimensionadas), lbm (kg). 14.13 Calcule el contenido de humedad del material total como sigue:

 = m10 – m20 m20

(25)

donde:  = contenido de humedad del material excavado del pozo de exploración, %, m10 = masa del material húmedo retirado del pozo de exploración, lbm (Kg), y m20 = masa seca de la muestra total (fracción de control más partículas sobredimensionadas), lbm (Kg). 14.14 Calcule la densidad seca y el peso unitario seco del material total usando las Ecuaciones 10a a 10b. 14.15 Si se requiere, convierta el peso unitario seco en unidades de pulgadas-libras a unidades SI, usando la Ec 13. 15. Informe 15.1

Reporte la información siguiente:

15.1.1 Locación del ensayo, 15.1.2 Cota de la locación del ensayo, 15.1.3 Volumen del pozo de prueba, 15.1.4 Densidad específica húmeda, total, o fracción de control, o ambas, 15.1.5 Densidad específica seca, total, o fracción de control, o ambas, 15.1.6 Peso unitario específico seco, total, o fracción de control, o ambos, 15.1.7 Contenido(s) de humedad in-situ, y total, o fracción de control, o ambos, 15.1.8 Descripción del aparato de ensayo, 15.1.9 Comentarios sobre el ensayo, si son aplicables, 15.1.10

Descripción visual del material,


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15.1.11Peso específico de masa y método de ensayo usado, y 15.1.12

Si se requiere, porcentaje de las partículas sobredimensionadas.

16. PRECISION Y SESGO ESTADISTICO 16.1 La precisión y sesgo estadístico de este método de ensayo no han sido aún determinadas. Ningún método disponible proporciona valores absolutos para la densidad o el peso unitario del material in-situ contra los cuales estos métodos de ensayo puedan ser comparados. La variabilidad del material y la naturaleza destructiva de estos métodos de ensayo no permiten la duplicación repetitiva de los resultados de ensayo requeridos para obtener una evaluación estadística importante del sesgo. 17.

ANTECEDENTES

17.1 ASTM D5030-89 Standard Test Method for Density of Soil and Rock in Place by the Water Replacement Method in a Test Pit. ANEXO (Información Obligatoria)

A1. INSTRUCCIONES PARA EL HOYO DE ENSAYO O LAS DIMENSIONES DE ENSAYO Y SELECCION DEL EQUIPO A1.1 Este anexo cubre las instrucciones para seleccionar las dimensiones de excavación y el tipo de equipo a ser usado basándose en el tamaño máximo de partículas presentes en el material (o en la fracción de control) que está siendo ensayada. Estas instrucciones se aplican a ambos métodos de ensayo y al Método de Ensayo ASTM D4914. Las instrucciones se dan en las Tablas A1.1 y A1.2. A1.2. Estas instrucciones se basan en proporcionar una muestra representativa del material que está siendo ensayado y en condiciones de trabajo prácticas. Para una discusión de la forma y dimensiones de los pozos de exploración y para los volúmenes mínimos para la excavación, ver el Apéndice X1. A1.3 Los valores guía mostradas en la Tabla A1.1 se aplican a los pozos de exploración Tipos A y B (Fig. A1.1). Estos pozos de exploración generalmente son para materiales sin drenaje libre y para materiales sin cohesión cuya gradación y angulosidad de partículas permitirán paredes laterales casi verticales al ser excavados. A1.4 Las instrucciones mostradas en la Tabla A1.2 se aplican al pozo de exploración Tipo


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C (Fig. A1.1). Este tipo de pozo de exploración puede ser excavado cuando los Tipos A ó B no puedan serlo. Para este caso, las pendientes de las paredes laterales serán mucho más planas, aproximadas al ángulo de reposo del material. A1.5 Estas instrucciones sólo son aplicables cuando se siguen los límites establecidos en 1.5 y 1.6 para materiales inestables o lisos. TABLA A1.1 Pozos Exploratorios Tipos A y B (ver Figura A1.1) – Aparatos de Ensayo y Volumen Mínimo de Excavación

Tamaño Máximo de

Volumen Mínimo

A

Aparato Sugerido y

3

Partículas, plg. Requerido, pies 3 1,0 5 2 8 8 12 27 18 90 Para tamaño máximo de partículas mayor de

Profundidad

Abertura de la Plantilla Mínima, plg. marco cuadrado de 24” 18 marco cuadrado de 30” 12 diámetro del anillo 4 pies 24 diámetro del anillo 6 pies 24 diámetro del anillo 9 pies 36 18" se determinará sobre una base caso por caso

B

A

Tamaño máximo de partícula presente en el material total o tamaño máximo de partícula de la fracción de control si no está involucrado el peso unitario total in-situ. B

Esta profundidad es necesaria para obtener el volumen mínimo requerido de material cuando se está usando el aparato sugerido y la abertura de la plantilla. TABLA A1.2 Pozo Exploratorio Tipo C (ver Figura A1.1) – Aparatos de Ensayo y Volumen Mínimo de Excavación

Tamaño Máximo de

Volumen Mínimo

A

Aparato Sugerido y

3

Partículas, pulg. Requerido, pies 3 1,0 5 2 8 8 Para tamaño máximo de partículas

Profundidad

B

Diámetro aprox. del

Diámetro de la Plantilla Mínima, plg. Pozo Excavado, pulg marco cuadrado de 33” 10 30 marco cuadrado de 40” 12 35 diámetro del anillo 62” 18 54 mayor de 8" se determinará sobre una base caso por caso

A

Tamaño máximo de partícula presente en el material total o tamaño máximo de partícula de la fracción de control si no está involucrado el peso unitario total in-situ. B

Esta profundidad es necesaria para obtener el volumen mínimo requerido de material cuando se está usando el aparato sugerido y la abertura del la plantilla.

TIPICO PARA: Cono de Arena de 20” Marco cuadrado de 24” y 30” Anillo de 4 pies de diámetro

Abertura de la plantilla Diámetro del pozo DT d

Vol = d (B + C +

BC

3 B = Area de la parte superior= C = Area del fondo =

 DB2

)  4

DT2 DB


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TIPICO PARA: Abertura de la plantilla Diámetro del pozo D

Anillo de 6 y 9 pies de diámetro

Vol=

 d (3D2 + 4 d2) 24

d

TIPICO PARA: Suelos sin cohesión “caso peor”

Vol=

Abertura de la plantilla Diámetro del pozo D

 D2 d 12

2

d= D/3 3

FIG. A1.1 Configuraciones de Pozos Exploratorios

TABLA A1.3 Equivalencia Metrica para las Tablas A1.1 y A1.2 Pulgadas

Milímetros

3 5 8 10 12 18 24 30 33 35 36 40 54 62

75 125 200 250 300 450 600 750 825 875 900 1000 1350 1550

Pies 4 6 9

Metros 1.2 1.8 2.7


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Pies Cúbicos 1 2 8 27 90

Metros Cúbicos 0.03 0.06 0.23 0.76 2.55

APENDICE (Información No Obligatoria) X1. RAZONAMIENTO X1.1 Volumen Requerido de la Excavación X1.1.1 Se requieren los volúmenes mínimos de excavación mostrados en las Tablas A1.1 y A1.2 para proporcionar una muestra representativa del material que está siendo ensayado. Para este método de ensayo, una muestra representativa se basa en la masa requerida para proporcionar un análisis de la gradación del suelo dentro de ciertos límites de exactitud. Para los suelos con un tamaño de partícula máximo de 3 pulg. (75 mm), la masa (y el volumen) requerida (os) se basa en una muestra que tenga 100 veces la masa del tamaño máximo de partícula. Esto resulta en porcentajes de gradación con una exactitud de ± 1,0%. Para suelos con un tamaño máximo de partícula mayor que 3 pulg., la masa requerida se basa en una muestra 40 veces la masa del tamaño máximo de partícula. Esto produce porcentajes de gradación con una exactitud de ± 2,5%. Los volúmenes recomendados también son los volúmenes típicos usados en la práctica. X1.2 Tipo y Tamaño del Equipo X1.2.1 Los tipos básicos de aparatos usados para determinar el peso unitario in-situ son el dispositivo del cono de arena, el globo de caucho, el armazón de metal cuadrado, y el anillo de metal. Cada tipo sólo es aplicable para los tamaños de excavación específicos. El dispositivo de cono de arena sólo es aplicable hasta un diámetro del agujero de prueba de aproximadamente 20 pulg. (500 mm) a causa de la dificultad física para manejar algo más grande. El armazón cuadrado es práctico desde aproximadamente un cuadrado de 18 pulg. (450 mm) hasta un cuadrado de aproximadamente 36 pulg. (900 mm). Los marcos cuadrados son más fáciles de fabricar que las plantillas circulares. Se prefieren los anillos como plantillas para excavar pozos de exploración de aproximadamente 3 pies (0,9 m) de diámetro y más grandes porque los marcos cuadrados necesitan ser rigidizados y pueden ser más pesados y más difíciles de manejar que las plantillas circulares. Además, es difícil alisar la excavación con esquinas porque se requieren tamaños más grandes de partícula presentes en el material cuando un marco cuadrado es más grande que 33 pulgadas (825 mm). El plástico para el método de reemplazo de arena debe ser aproximadamente de ½


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mili pulgada de espesor mientras que el plástico para el método de reemplazo de agua debe ser de aproximadamente 4 a 6 milipulgadas de espesor. Una concentración de un plástico de 4 a 6 mili pulgadas de espesor en las esquinas de un marco cuadrado puede producir errores en la medición del volumen. X1.2.2 El aparato y los tamaños de la plantilla mostrados en las Tablas A1.1 y A1.2 fueron seleccionados para proporcionar un volumen casi igual al volumen requerido. Pueden usarse otros tamaños (por ejemplo, marco cuadrado de 27 pulgadas) con tal de que pueda obtenerse el volumen mínimo del material excavado. X1.3 Volumen Mínimo de Ensayo X1.3.1 En la Tabla A1.2, el volumen mínimo obtenido al excavar un pozo de exploración usando la plantilla mostrada y la profundidad mínima requerida se basa en los siguientes supuestos: X1.3.1.1 El material que está siendo excavado contiene una cantidad importante del tamaño máximo de la partícula, no sólo un valor aleatorio, aislado de partícula de ese tamaño. X1.3.1.2 No importa si la plantilla es cuadrada o redonda, la excavación será básicamente circular en planta porque la presencia del tamaño máximo de partícula probablemente prevendrá excavar las esquinas. X1.3.1.3 Las paredes laterales serán inclinadas. Encontrar la partícula máxima en la pared lateral mientras se excava necesitará reducir el diámetro de la excavación. Para un tamaño máximo de partícula de 3 pulgadas, la mayoría de materiales puede ser excavado a una pendiente de 1 horizontal a 3 vertical o más empinado; mientras que para los tamaños máximos de partícula de 5 y 8 pulgadas (125 y 200 mm), las paredes laterales pueden excavarse a una pendiente de 1 horizontal a 2 vertical o más empinado. X1.3.1.4 El diámetro de la excavación será más pequeño que la abertura de la plantilla porque una partícula grande puede estar justamente sostenida bajo la plantilla. Para prevenir una proyección en la excavación, estas partículas no deben quitarse a menos que ellas están sobresaliendo en la excavación más de aproximadamente dos tercios de su diámetro. X1.3.1.5 Para la excavación de materiales con un tamaño máximo de partícula hasta 8 pulg. (200 mm), se asume que el volumen de la excavación es un tronco de un cono como se muestra en la Fig. A1.1. Se asume que el diámetro de la excavación es el diámetro de la plantilla menos el tamaño máximo de partícula. X1.3.1.6 Para la excavación de materiales con tamaños máximos de partícula de 12 pulgadas y más grandes, se asume que el volumen de la excavación es un segmento esférico. Se asume que el diámetro de la excavación es el diámetro de la plantilla menos dos tercios del tamaño máximo de partícula.


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X1.3.2 En la Tabla A1.2, se asume que el volumen mínimo es cónico, como se muestra en la Fig. A1.1, con la profundidad de excavación igual a aproximadamente un tercio del diámetro del agujero. Para materiales sin cohesión, con gradación relativamente uniforme, se asume el “peor caso” en el que la pendiente de las paredes laterales pudiera no exceder el ángulo de reposo del material. X1.3.3 Basándose en estos supuestos, el mínimo volumen de excavaciones mostrado en las Tablas A1.1 y A1.2 es conservador. Paredes laterales más empinadas o diámetros mayores de los pozos de prueba, producirán volúmenes más grandes. En algunos casos, se puede usar un aparato más pequeño que el indicado en las Tablas A1.1 y A1.2 si se excava un pozo de exploración y se demuestra que el aparato más pequeño puede proporcionar el volumen mínimo requerido. Sin embargo, la profundidad de la excavación nunca debe ser menor que un tercio del diámetro del agujero, el volumen de la excavación debe ser 50 veces más grande que el volumen del tamaño máximo de partícula, y el diámetro del agujero debe ser de por lo menos 4 veces más grande que el diámetro máximo de la partícula. X1.4 Medio de Reemplazo X1.4.1 Para las plantillas mostradas en las Tablas A1.1 y A1.2, el reemplazo de arena usando un dispositivo vertedor de arena se supone que es práctico para marcos cuadrados de hasta 33 pulgadas (875 mm) y el reemplazo de agua para anillos de 40 pulgadas (1000 mm) y más grandes. X1.4.2 Si se usan otros tamaños, el método de reemplazo de arena es probablemente práctico para marcos cuadrados de hasta 36 pulg. (900 mm), mientras el reemplazo de agua es más práctico para anillos de 36 pulgadas (900 mm) de diámetro y más grandes. Una abertura de 36 pulgadas (900 mm) es casi el límite del tamaño donde la arena puede ser vaciada en la excavación uniformemente mientras permanezca fuera de la plantilla. X1.5 Profundidad de Excavación X1.5.1 Para los materiales con un tamaño máximo de partícula de 5 pulgadas (125 mm) o menos, la profundidad de excavación en la Tabla A1.1 se muestra en incrementos de 6 pulgadas (150 mm) ya que los suelos cohesivos normalmente son compactados en capas de 6 pulgadas (150 mm) de espesor máximo. La profundidad mínima es de 12 pulgadas (300 mm) de manera que por lo menos dos capas son incluidas en la determinación. Si la determinación de peso unitario en campo es para materiales in situ, la profundidad mínima mostrada es aquella requerida para obtener el mínimo volumen. Pueden usarse profundidades más grandes, no necesariamente en incrementos de 6 pulgadas (150 mm). X1.5.2 Pueden usarse profundidades menores para materiales in situ pero sólo si el diámetro de la excavación es más grande, de manera que se obtenga el volumen mínimo de material. Esto puede ser necesario para examinar depósitos de material de espesor limitado.


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X1.5.3 Para los materiales en la Tabla A1.1 con tamaños máximos de partículas de 8 y 12 pulgadas (200 y 300 mm) la profundidad de excavación mínima deseada se presenta como 24 pulgadas (600 mm) ya que estos suelos normalmente se colocarían en elevaciones de 12 pulgadas (900 mm). Para materiales con un tamaño máximo de partícula de 18 pulgadas (450 mm), es necesaria una profundidad mínima de 36 pulgadas (900 mm) para obtener el volumen requerido. X1.5.4 En la Tabla A1.2, las profundidades mínimas de excavación son iguales a aproximadamente un tercio del diámetro del agujero como previamente se discutió. La elevación de la parte superior de la excavación debe ser tal que el ensayo será representativo de la elevación que está siendo examinada.

ENTP 339.183 Densidad de Suelos y Rocas Metodo de Reemplazo Con Agua

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