Capítulo S05 ensayos de verificación y monitoreo “in situ” (ensayos de Сampo)

CAPÍTULO S05 ENSAYOS DE VERIFICACIÓN Y MONITOREO “IN SITU” (ENSAYOS DE

CAMPO)

CAPÍTULO S0501. VERIFICACIÓN DEL PESO UNITARIO DEL SUELO, MÉTODO DEL CONO DE

ARENA

(ASTM D1556 AASHTO T191)

OBJETO

Este método establece un procedimiento para determinar en terreno la densidad de suelos

cuyo tamaño máximo absoluto de partículas sea menor o igual a 50 mm (2”) en un caso y

menor o igual a 150 mm. (6”) en el otro.

Este procedimiento está referido a dos equipos utilizados en la medición del volumen de la

perforación: cono de arena de 6" (cono convencional) cono de arena de 12" (macro-cono).

EQUIPOS Y MATERIALES

1. Conos de Densidad

a) Cono Convencional

Es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cilíndrica de 12,5 mm

de abertura, que controla el llenado de un cono de 6" de diámetro y 60º de

ángulo basal. Un extremo termina en forma de embudo y su otro extremo se

ajusta a la boca de un recipiente de aproximadamente 5 l de capacidad. La

válvula debe tener topes que permitan fijarla en su posición completamente

cerrada o completamente abierta. El aparato debe llevar una placa base. (Ver

Figura S0501_1).

Nota 1: El aparato descrito puede usarse con perforaciones de ensaye de aproximadamente 3

litros.

Nota 2: El uso de la placa base facilita la ubicación del cono de densidad, permite reducir pérdidas

al transferir el suelo desde la perforación al envase y proporciona una base más sólida en suelos

blandos. Esta placa debe considerarse como parte constituyente del cono de densidad durante el

ensayo.

b) Macro-cono

Es un aparato medidor de volumen, de forma similar al descrito en 1 a),

construido proporcionalmente a una escala mayor y que utiliza la misma válvula

que el cono convencional.

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Ministerio de Obras Publicas y Comunicaciones - 1ra Edición2011

A diferencia de este último, el macro-cono controla el llenado de un cono de 12"

de diámetro y su recipiente tiene una capacidad aproximada de 35 l. (Ver Figura

S0501_2)

Este equipo permite el control de capas de suelo de espesor mayor que 20 cm. y

de hasta 150mm (6”) de tamaño máximo absoluto de partículas.

Este aparato utiliza la misma arena normalizada que el cono convencional. La

densidad de esta arena debe ser calibrada con una medida volumétrica de altura

igual al espesor de la capa por controlar.

2. Arena Normalizada de Ensaye

Se compone de partículas cuarzosas sanas, subredondeadas, no cementadas y comprendidas

entre 2 mm y 0,5 mm. Debe estar lavada y seca en horno a 110 ± 5 º C.

Para calibrar la arena deben efectuarse cinco determinaciones de su densidad aparente

empleando la misma muestra representativa, de acuerdo con el punto 11.

Para su aceptación, la diferencia entre los valores extremos de las cinco determinaciones

efectuadas no deberá exceder de 1,5 % respecto de la media aritmética de ellas.

3. Depósito para Calibración de la Arena

a) En el caso del cono convencional, el depósito consiste en un recipiente metálico,

de forma cilíndrica, de 165 mm de diámetro interior, impermeable y una

capacidad volumétrica entre 3 y 3,5 litros.

b) En el caso del macro-cono, el depósito consiste en un recipiente metálico,

también de forma cilíndrica, de 300 mm de diámetro interior, impermeable y una

capacidad volumétrica aproximada de 21 litros.

4. Balanzas

Una con capacidad de 20 Kg. y precisión de 1 g cuando se utilice el cono convencional, y otra

de50 Kg. y precisión de 10 g cuando se use el macro-cono.

5. Equipo de Secado

Según Método para Determinar el Contenido de Humedad (S0301).

6. Envases

Recipientes con tapa, tarros de hojalata sin costura con tapa hermética, bolsas de polietileno

u otros recipientes adecuados para contener las muestras y la arena de ensaye,

respectivamente.

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7. Herramientas y Accesorios

Picota, chuzo, pala, para despejar o alcanzar la cota del punto de medición; combo,

cuchillo,martillo, pala jardinera, punto, cincel, cuchara, brocha y huincha de medir, para

cavar la perforación de ensaye; termómetro y placas de vidrio para calibrar los depósitos,

regla metálica para enrase, libreta de apuntes y/o fichas de registro de datos.

Calibración de la Arena de Ensayo

8. Determinación de la capacidad volumétrica del depósito.

a) Coloque el depósito limpio y seco sobre una superficie firme y horizontal.

b) Llene el depósito con agua a temperatura ambiente y enrase con una placa de

vidrio, eliminando burbujas de aire y el exceso de agua.

c) Determine la masa de agua que llena el depósito (mW), aproximando a 1 g.

d) Mida la temperatura del agua y determine su densidad (W), de acuerdo con la

Tabla S0501_1.

e) Determine y registre la capacidad volumétrica (VM), aproximando a 1 cm3

,

dividiendo la masa de agua que llena el depósito por su densidad:

9. Determinación de la densidad aparente de la arena de ensaye

f) Llene el aparato de densidad con la arena de ensaye, evitando cualquier derrame

de ésta.

g) Coloque el depósito limpio y seco en una superficie plana, firme y horizontal;

monte sobre él la placa base y posicione el aparato de densidad sobre la placa.

h) Abra la válvula y manténgala abierta hasta que la arena deje de fluir.

i) Retire el aparato de densidad, la placa base y el exceso de arena. Enrase

cuidadosamente con una regla metálica, evitando producir vibración. Una vez

efectuado el enrase, asiente la arena dando golpes suaves en el manto del

depósito.

j) Determine la masa de arena que lleva el depósito (mA), aproximando a 1 g.

k) Determine la densidad de la arena ( A), dividiendo la masa de ésta que llena el

depósito por la capacidad volumétrica del depósito:

l) Efectúe esta determinación cinco veces. Para su aceptación, la diferencia entre

los valores extremos de las cinco determinaciones realizadas no deberá exceder

de 1,5%, respecto de la media aritmética de ellas. De no cumplirse esta

condición, repita el ensayo.

m) Determine y registre la densidad aparente de la arena de ensaye como el

promedio de los cinco valores obtenidos. Exprese el resultado en g/cm3

, con una

aproximación de dos decimales.

Nota 3: Un lapso prolongado entre esta determinación y el empleo de la arena en terreno puede alterar la

densidad por un cambio en su contenido de humedad o en su gradación efectiva.

10. Determinación de la masa de arena que llena el cono basal

a) Llene el aparato de densidad con arena. Determine y registre su masa (mI),

aproximando a 1 g.

b) Coloque la placa base sobre una superficie plana, firme y horizontal, asentando el

aparato de densidad sobre la placa.

c) Abra la válvula y manténgala abierta hasta que la arena deje de fluir.

d) Cierre la válvula. Determine y registre la masa del aparato más la arena

remanente (mF),aproximando a 1 g.

e) Determine y registre la diferencia entre las masas inicial y final como la masa de

arena que llena el cono basal (mC), aproximando a 1 g:

.

f) Efectúe esta operación tres veces. Para su aceptación, la diferencia entre los

valores extremos de las tres determinaciones realizadas no deberá exceder de

1,0 %, respecto de la media aritmética de ellas.

11. Determinación de la densidad del suelo en el terreno

Determinación del volumen de la perforación de ensaye:

a) Seleccione y prepare la superficie del punto por controlar, nivelándola si fuese

necesario para conseguir un buen asentamiento de la placa.

b) Coloque la placa base sobre la superficie nivelada.

c) Proceda a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación

con un diámetro menor que ésta y afinando luego hacia los bordes. La

profundidad de la excavación debe ser similar al espesor de la capa bajo control.

Nota 4: Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo que delimitan la

perforación, especialmente en el caso de suelos granulares.

d) Coloque todo el suelo excavado en un envase o bolsa, el cual debe cerrar

herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas

de material o contaminación.

Nota 5: En caso que al efectuar la perforación se encuentre una o más partículas cuyos tamaños máximos

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