ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO INTRODUCCIÓN La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual presenta un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad optima correspondiente a la capa de material ya compactado.
Este Este méto método do es para para cono conoce cerr el grad grado o de comp compac acta taci ción ón,, es un méto método do destructivo ya que se asa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material e!traído de una muestra, la cual se reali"a sore la capa de material ya compactado.
El método del cono de arena fue utili"ado primeramente por el cuerpo de ingeni ingeniero eros s de #S$ y acogid acogido o por las normas normas $.S.% $.S.%..&. y $.$.S $.$.S.% .%..'.(., '.(., y adoptada por la )orma *hilena )*h++- (f./.
#n suelo natural o compactado requiere la determinación de la densidad in situ. En la mayoría de los proyectos, esta verificación se logra con el cono de arena o por el densímetro nuclear.
OBJETIVOS:
0erificar 0erificar el peso específico 12) S2%#3.
0erificar 0erificar el contenido de humedad 12) S2%#3.
4esarrollar la pruea de 1cono de arena3 en el campo.
4esarrollar los requerimientos para el desarrollodel método del cono de arena en el traajo de campo.
5elación de resultados con el ensayo de compactación
FUNDAMENTO TEÓRICO
La compactación es el término que se utili"a para descriir el proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos6 el incremento de densidad se otiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantienen el contenido de humedad apro!imadamente constante.
En la práctica, de compactación se reali"a con frecuencia sore los materiales que se utili"an para rellenos en la construcción de terraplenes, pero tamién puede reali"arse in situ con suelos naturales en proyectos de mejoramiento del terreno.
El principal ojetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del material, tales como7
•
$umentar la resistencia al corte y, por consiguiente, mejorar la estailidad de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.
•
4isminuir
la
compresiilidad
y,
por
consiguiente,
reducir
los
asentamientos. •
4isminuir la relación de vacíos y reducir la permeailidad.
•
5educir el potencial de e!pansión, contracción o e!pansión por congelamiento.
El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca que se otiene mediante un proceso de compactación depende de la energía utili"ada durante la compactación, denominada energía de compactación, tamién depende del contenido de humedad durante la misma.
Las relaciones típicas entre la densidad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se otienen a partir de ensayos de compactación en el laoratorio. 8ara esto se deen tener muy en cuenta los métodos con sus respectivas normas7
•
$$S'%( %+9+:-; <&étodo para agregados de gran tama=o>
•
%+/+:-+ <&étodo del cono de arena>
•
%;?:-@ <4ensidad por medio de la oma o alón>
•
$S%& 4+-:-@ <*ono de arena> y 4;+-:-- <&étodo del Aalón de *aucho>
La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual presenta un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad optima correspondiente a la capa de material ya compactado.Este método es para conocer el grado de compactación, es un método destructivo ya que se asa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material e!traído de una muestra, la cual se reali"a sore la capa de material ya compactado.
Áreas de ejecució •
5ellenos compactados.
•
8resas de tierra
.
•
Estructuras de pavimentos .
•
8ista de aterri"aje .
•
%erraplén para vías férreas.
•
*imentaciones de canales.
•
Bondos de piscina, veredas, losa deportiva.
•
Estructuras para pisos, almacenes, silos, parques, de estacionamiento, etc.
#na ve" estalecidos, para el suelo que se va a utili"ar en un sitio determinado, los criterios de compactación, generalmente son limitaciones de humedad y densidad, es necesario utili"ar algCn método para verificar los r esultados. METODOLOGÍAS
El ensayo de 4ensidad de *ampo 2n D Situ se puede reali"ar mediante métodos7
M!"#d# Nuc$ear %ASTM D &'&& ( D )*+,Los medidores nucleares de densidad son ahora usados con frecuencia para determinar el peso específico seco compactado de suelo. Los densímetros nucleares operan en huecos taladrados o desde la superficie del terreno.
El aparato mide el peso de suelo hCmedo por volumen unitario y tamién el peso del agua presente en un volumen unitario de suelo. El peso específico seco de suelo compactado se determina restando el peso del agua del peso específico hCmedo del suelo.
M!"#d# Desidad ( Pes# Ui"ari# .#r e$ /$#0# de 1u$e %ASTM D &+2,El procedimiento es similar al del método del *ono de arena6 se hace un hueco de pruea y se determinan el peso hCmedo del suelo retirado del hueco y su contenido de agua. Sin emargo, el volumen del hueco se determina introduciendo a éste un gloo de hule con agua de un recipiente calirado, del cual el volumen se lee directamente.
El peso específico seco del suelo compactado se determina usando la ecuación7 Fd G HI0 H G peso seco del suelo e!cavado del hueco 0 G volumen del hueco .
DETERMINACIÓN DE 3A DENSIDAD DE3 SUE3O EN TERRENO M4TODO CONO DE ARENA %ASTM D+552627> $lcance
•
4etermina la densidad in D situ de suelos.
•
En algCn material que pueda ser e!cavado.
•
)o usar en suelos que comprometan la salud.
•
Se limita a suelos saturados y muy landos o muy sueltos.
2mportancia del #so •
El método es ampliamente usado.
•
4etermina densidad depósitos naturales y terraplenes.
El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una peque=a e!cavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad hCmeda.
El método del cono de arena utili"a una arena uniforme normali"ada y de granos redondeados para llenar el hueco e!cavado en terreno. 8reviamente en el laoratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. 8ara ello se utili"a un cono metálico.
TRABAJO DE CAMPO MATERIA3ES: o
5ecipiente de plástico o metal <@??? cm>
o
*ono metálico
o
Aase metálica con un círculo hueco
o
Espátula y cuchara
o
Aalan"a
o
Hincha
o
5ecipiente para contenido de humedad
o
$rena calirada
o
*oma y cincel
o
Aolsasplásticas.
APARATOS: A.ara"# de desidad *onsiste en una válvula cilíndrica de +;, mm de aertura con un e!tremo terminado en forma de emudo y con su otro e!tremo ajustado a la oca de un recipiente de apro!imadamente @ litros de capacidad. La válvula dee tener
topes que permitan fijarla en su posición completamente cerrada o completamente aierta. El aparato dee llevar una placa ase Este aparato descrito se puede utili"ar en perforaciones de apro!. litros.
Area de esa(# *ompuesta
por
partículas
sanas,
redondeadas,
no
cementadas
y
comprendidas entre + y ; mm. 4ee estar lavada y seca en estufa a ++? K c. 8ara elegir la arena deen efectuarse previamente cinco determinaciones de su densidad aparente empleando la misma muestra representativa. 8ara su aceptación los resultados de dichas determinaciones deen tener una variación menor que el +M entre sí.
De.ósi"# .ara ca$i0ració de area 5ecipiente metálico, impermeale, de forma cilíndrica y con una capacidad volumétrica de ; a litros.
Ba$a8a *on una capacidad má!ima de + Ng. y una precisión de +grs.
E9ui.# de secad# Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin de determinar su contenido de humedad.
Eases 5ecipientes con tapa, tarros de hojalata sin costuras con tapa hermética, olsas de polietileno u otros recipientes adecuados para contener las muestras y la arena de ensayo respectivamente
Ta;i8 )<= 8ara separar las gravas del suelo.
PROCEDIMIENTO 8rimero deemos hallar la densidad o peso específico de la arena que ya está calirada y lista para usarse, para esto se dee ponerla en un recipiente metálico, para este caso usamos el molde proctor para hallar primero el volumen.
V %area- >+)7,?5,=+c;@ Seguidamente se pesa el molde con la arena y luego el molde solo, a fin de conocer el peso neto de la arena
%area- > "#"a$ .r#c"#r >2=)'?**r 7=25?**r> +',7?**r POR 3O TANTO: %area- > +',7?**r<+)7,?5,=+c;@> +?725r
4eterminar el peso unitario aparente de la arena que va a ser usada en el campo de la siguiente forma7
•
*olocamos el aparato vació hacia arria sore una superficie firme y a nivel, se cerró la válvula y llenamos el emudo con arena.
•
Se procedió a arir la válvula y, manteniendo el emudo con arena por lo menos hasta la mitad, llenamos el aparato.
•
Se cerró la válvula se sacó el e!ceso de arena.
•
Se pesó el aparato con arena y se determinó el peso neto de la arena quitando el peso del aparato.
•
Se determinó el peso de la arena necesaria para llenar el emudo.
4etermínese el peso de la arena usada para el ensayo.
Se pesa el cono con su envase y la arena, a partir de esto se juntan los datos faltantes y se halla el peso de la arena.
E3 ENSAYO EN CAMPO •
Los materiales se llevan a la "ona de ensayo.
•
Se eligió un lugar de traajo apto para el ensayo y se limpio la superficie con la rocha.
•
Se coloca la placa ase en el terreno.
•
*on el uso del cincel y el martillo se hace la e!cavación de igual diámetro que la placa y una profundidad de +? cm. apro!. esta e!cavación dee ser uniforme tenido el mismo diámetro en toda su envergadura.
•
La tierra se va e!trayendo con el uso de la cuchara metálica y se va guardando en la olsa una ve" e!traído todo el material se pesa.
•
*on la regla de plástico se va comproando la profundidad de la e!cavación.
•
#na ve" reali"ada la e!cavación se coloca el cono de arena y se are la llave dejando fluir la arena hasta que pare totalmente, se deen evitar cualquier tipo de viraciones.
•
Se saca el cono y se pesa para tener el valor de la arena remanente.
•
E!traer la arena del hueco y pesarlo.
•
*alcular el volumen del hueco.
*on el material e!traído se saca una muestra representativa la cual se dee pesar y secar para otener el porcentaje de humedad del suelo.
•
Se pasa la muestra otenida del hueco por la malla I93 y se pesa la muestra retenida, ya que la muestra no deería tener gravas muy grandes.
•
Luego de otener la muestra retenida, se pesa y este resultado se resta al total de la muestra.
CÁ3CU3OS PARA DETERMINAR 3A DENSIDAD SECA IN SITU 1. Peso del material + bolsa
+?52, 2. Peso de la bolsa Ese peso es despreciale, por lo tanto se considera como cero.
3. Peso del material neto *omo el peso de la olsa es mínimo se desprecia y se tiene solo el peso de la muestra hCmeda7
+?52, 4. Peso de la arena + frasco + embudo
2?2&& 5. Peso de la arena que queda + frasco + embudo
7?,'2 6. Peso de la arena en el embudo 8ara esto se efectCa la operación de los ítems @:
+?=&2 7. Peso de la arena en el hueco Se calcula mediante la siguiente e!presión7
WahG 8eso total del equipo del cono D peso del cono de arena con la arena restante D peso de la arena que quedaría contenido solo en el emudo. Entonces7 WahG ./? D ;./@ D +.9;- G +?&*7
8. Densidad de la arena El que se halló al principio que es7 7 O G +/@.??grI+@.9+cmPG +?725r
. !olumen del hueco O G H I0 +.@-grIcmPG +;?@grI 0 0 G 9;+.9@cmP
1".Peso de la #ra$a secada Esta grava e la que fue retenida por la malla I93 que luego se hace secar a % amiente, entonces se tiene7 8eso de la grava y malla D peso de la malla G ?.?9Jg D ?.--Jg G *?+*)= Q luego de secado pesa ?.9@Jg
11. !olumen de la #ra$a des%la&ada 8ara otener este valor sumergimos las gravas en una proeta al que introducimos agua a ??cmP teniendo como volumen final @+ cmP, entonces el volumen de la grava despla"ada G 7+c;@
12.Peso neto del suelo 8ara esto se restan los ítems D +? Hs G +.- D ?.9@ G *?,&
13.!olumen del suelo
8ara esto se restan los ítems / D ++ 0s G 9;+.9@cmP D @+cmP G ,=*?=7)c;@
14. Peso es%ec'fico h(meda 8ara esto se dividen los ítems +;I+ O'um G ;?grI9?.9@cmP G *?'&&r
15.)ontenido de humedad 8ara este dato se sacaron muestras representativas de la muestra tami"ada por la malla R3 del hoyo y se otuvo lo siguiente7
TARA
PESO DE LAS
TARA + SUELO
TARA + SUELO
+5 &7 +*
TARAS VACÍAS ?.?-;Ng ?.?@@ Ng ?.?@; Ng
HÚMEDO ?.;?@ Ng ?.+@9/ Ng ?.+99 Ng
SECO ?.+// Ng ?.+/+Ng ?.+++Ng
Luego hallamos los pesos seco y hCmedo de cada muestra restando D peso de la tara vacía, luego se determina el contenido de humedad mediante la siguiente e!presión7 HMG H IHs ! +??
TARA
PESO SUELO
PESO SUELO
HÚMEDO SECO +5 ?.+@@ Ng ?.++; Ng &7 ?.+?@- Ng ?.?/@9 Ng +* ?.?9-9 Ng ?.?-/ Ng Entonces el totalserá el promedio de las muestras7
%otal G <+.+?M K ?./?-M K ?.99-M>I G *?'25F
16.Peso es%ec'fico seca Se halla a través de la e!presión7 Oseca G OhCmedaI <+KHM> Oseca G ?./;;I <+K ?./->
F +.+?M ?./?-M ?.99-M
Oseca G *?72' r
CONC3USIONES
La determinación de la densidad de un suelo in situ es necesaria para saer el estado de la compactación del suelo por capas las cuales deen tener un valor adecuado dado por las especificaciones técnicas de un proyecto, de esta forma se puede reali"ar un traajo de mejor forma.
El densímetro nuclear necesita un valor patrón el cual es otenido por este ensayo así este aparato reali"ara el funcionamiento adecuado de otener la densidad de un terreno.
El resultado de densidad de la arena usada para la pruea de cono de arena es de +?725 r
El peso específico hCmedo del suelo ensayado 12) S2%#3 es de
*?'&&r
El contenido de humedad del suelo ensayado 12) S2%#3 es de
*?'25F?
El peso específico seco del suelo ensayado 12) S2%#3 es de
*?72'r
)o se pudo hacer la comparación de los resultados otenidos, con el peso específico óptimo y el contenido de humedad óptima para el suelo, por la falta de data de estas Cltimas para dicho terreno compactado.
BIB3IO/RAGHA Aoles, Toseph E. <+/9+>, 1&anual de Laoratorio de Suelos en 2ngeniería *ivil. &cFra:'ill AooJ *ompany. #niversidad )acional de 2ngeniería D B2* < >, 1Laoratorio de &ecánica de Suelos3. 0ivar 5omero, Fermán <+//?:+//+>, 14ise=o y *onstrucción de 8avimentos3, Ediciones *28.
