GeotecniaII

OBJETIVO:

Determinar los pesos volumétricos húmedo y seco de un suelo “fino”; ya sea en un estado natural o compactado artificialmente utilizando el procedimiento del cono de arena.

GENERALIDADES:

Este método de prueba es usado para determinar la densidad en el lugar de los suelos compactados durante la construcción de terraplenes, carreteras, etc. A menudo es utilizado como base de aprobación para suelos compactados de una densidad específica o porcentaje de una determinada densidad máxima para un método de prueba.

Este método puede ser usado para determinar la densidad en el lugar de depósitos de suelo natural, agregados, suelos mixtos u otros materiales similares.

El uso de este método está limitado generalmente a suelos en condiciones no saturadas. Este método no es recomendado para suelos que son suaves o blandos (fácilmente derrumbables) o en condiciones de humedad en las que el agua se filtre dentro del agujero excavado a mano. La exactitud de la prueba puede ser afectada por suelos de fácil deformabilidad o que pueden experimentar un cambio de volumen en la excavación del agujero por vibración, o por caminar o estar parado cerca de éste cuando se está realizando la prueba (ASTM D 1556-09, 2009).

El objeto de esta prueba es determinar el grado de compactación alcanzado en el terraplén con el equipo y procedimientos dados; con estas determinaciones obtenemos el peso específico seco del terraplén y se compara con aquel del mismo material ensayado en el laboratorio con el procedimiento Proctor (prueba de compactación). El Grado de Compactación (Gc) de un suelo se expresa como la relación de los dos pesos específicos secos, de campo y de laboratorio, respectivamente.

G_c (%)=γ_(d campo)/γ_(d máx laboratorio) x 100 (3.1)

La prueba consiste en excavar una cala (pozo) en el terraplén para obtener el peso de los sólidos secos contenidos en ella; determinándose al mismo tiempo la humedad del material.

El peso volumétrico seco (γd) se calcula dividendo el peso de los sólidos secos Ws contenidos en la cala entre el volumen de la misma (V_m), ver ecuación 3.2; ó bien también se determina dividiendo el peso específico de la masa de suelo (γ_m) entre uno más la humedad (ω), ecuación 3.3.

γ_d=Ws/V_m (3.2)

γ_d=γ_m/(1+w) (3.3)

Para determinar el volumen del pozo, la S.R.H. (Secretaria de Recursos Hidráulicos) usa dos procedimientos:

El del cono con arena.

Utilizando agua y bolsas.

Para llevar a cabo el procedimiento del cono con arena, es necesario realizar la calibración de ésta previamente; dicha calibración consiste en determinar el peso específico seco de la arena en el laboratorio (López, 2008).

EQUIPO:

Arena estándar de Ottawa o bien cualquier arena uniforme de granos redondeados (que pasa la malla No. 20 y se retiene en la No. 30).

Dispositivo para determinación de volúmenes con el procedimiento del cono de arena con tapa roscada.

Recipiente con capacidad aproximada de 4 litros, al que se adapte el cono de arena.

Placa base perforada para emplear con el cono de arena.

Envases metálicos de 4 lt de capacidad con tapas herméticas (envase del tipo usado para pinturas).

Balanzas con capacidad mínima de 10 kg. y precisión mínima de 5g.

Horno de secado.

Desecador.

Varios: papel de envoltura grueso (aproximadamente de 80x80 cm.), regla metálica para enrasar la superficie del suelo, cincel, cuchillo, espátula de cuchillo, bolsas.

PROCEDIMIENTO.

Etapa 1.- Determinación del peso de la arena que llena el cono y la perforación de la placa base.

Séquese al horno aproximadamente 8 kg. de arena para su calibración.

Llénese el recipiente metálico con la arena secada al horno; luego pésese con precisión mínima de 5 g (ver fig. 3.1).

Atorníllese el cono al recipiente.

Colóquese el pedazo de papel de envoltura, aproximadamente 80 cm. de lado, sobre una superficie plana; luego póngase la placa base del dispositivo de cono en el centro de la hoja de papel.

Inviértase el recipiente y el cono adosado a él; y se coloca el cono en el espacio previsto en la placa base.

Ábrase la válvula del cono y permítase a la arena llenar el agujero en la placa del recipiente y el cono.

Una vez lleno el agujero y el cono, ciérrese la válvula e inviértase la posición del recipiente y el cono.

Desatorníllese el cono del recipiente, pésese el recipiente y la arena que aún contenga.

Calcúlese el peso de arena utilizada para llenar el cono y el agujero de la placa-base.

Repítanse los pasos 2 a 9 las veces que sean necesarias para verificar el primer valor obtenido.

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