Densidad de Campo - Pavimentos
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PAVIMENTOS ING. ABRAHAM FERNADEZ MUNDACA ENSAYO DENSIDAD DE CAMPO-METODO CONO DE ARENA 1. INTRODUCCION. A un suelo natural o compactado muchas veces se le debe medir la densidad in situ, tal como se presenta en la realidad. Este parámetro se puede medir con equipos nucleares, con el balón de goma o con el método del cono de arena. El presente informe expone las bases del método del cono de arena y expone un ejemplo de cálculo de densidad in situ para este método. Los datos obtenidos son utilizados para calcular la densidad relativa del suelo proporcionando un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio. Las relaciones típicas entre la densidad seca. El contenido de humedad y la energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en el laboratorio. 2. OBJETIVOS. OBJETIVO GENERAL Determinar la densidad seca y el contenido de humedad del suelo en el campo mediante el método del cono de arena. OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer el funcionamiento correcto del equipo para realizar el ensayo del método del cono de arena. Calcular el porcentaje de compactación de una muestra de suelo de campo.
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PAVIMENTOS ING. ABRAHAM FERNADEZ MUNDACA
ENSAYO DENSIDAD DE CAMPO-METODO CONO DE ARENA
1. INTRODUCCION.
A un suelo natural o compactado muchas veces se le debe medir la densidad in
situ, tal como se presenta en la realidad. Este parámetro se puede medir con
equipos nucleares, con el balón de goma o con el método del cono de arena.
El presente informe expone las bases del método del cono de arena y expone un
ejemplo de cálculo de densidad in situ para este método. Los datos obtenidos son
utilizados para calcular la densidad relativa del suelo proporcionando un medio
para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas
en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se
fija con base en una prueba de laboratorio.
Las relaciones típicas entre la densidad seca. El contenido de humedad y la
energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en el
laboratorio.
2. OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL Determinar la densidad seca y el contenido de humedad del suelo en el campo mediante el método del cono de arena. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer el funcionamiento correcto del equipo para realizar el ensayo del método del cono de arena.
Calcular el porcentaje de compactación de una muestra de suelo de campo.
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3. REFERENCIAS NORMATIVAS.
Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto
constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que deberán ser de la
edición vigente.
NTP 339.143 (Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario
del suelo in situ mediante el método del cono de arena)
MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono)
ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in
Place by the Sand-Cone Method)
ASSHTO T 191 (Density In-Place By The Sand Cone Method)
4. FUNDAMENTO TEORICO.
Determinación de la densidad del suelo en terreno método cono de
arena (ASTM D1556-64)
Una vez que se han definido los criterios de compactación (en la forma de
especificaciones técnicas) para las obras en terreno, es necesario utilizar un
método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de
la compactación.
Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno:
- Cono de arena
- Balón de densidad
- Densímetro nuclear
En esta guía nos referiremos al empleo del cono de arena.
Este método se emplea para la determinación de la densidad de suelos en el lugar
(in situ), utilizando un equipo denominado cono de arena. Este método de ensayo
se aplica a suelos que no contengan una cantidad excesiva de roca o materiales
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gruesos con un diámetro mayor a 1 ½ pulg. (38 mm). Cualquier suelo u otro
material, que pueda ser excavado con herramientas de mano, puede ser
ensayado siempre que los vacíos o aberturas de los poros en la masa sean lo
suficientemente pequeños para prevenir que la arena usada en el ensayo penetre
en los vacíos naturales. El suelo u otro material a ensayarse deberá tener la
suficiente cohesión o atracción entre partículas para mantener estables los lados
de un pequeño hoyo o excavación. Este deberá ser lo suficientemente firme y
consistente para soportar las pequeñas presiones ejercidas al excavar el hoyo y
colocar el aparato sobre él, sin que se deforme o se caiga. Es práctica común en
la profesión de ingeniería utilizar corrientemente unidades de medida para
representar tanto unidades de masa como unidades de fuerza. Esto
implícitamente combina dos sistemas de unidades diferentes, esto es, el sistema
absoluto y el sistema gravitacional. Científicamente, no es recomendable combinar
el uso de dos clases diferentes de unidades dentro de una norma simple. Este
método de ensayo ha sido elaborado utilizando el sistema gravitacional de
unidades cuando se tratan las unidades en el sistema de centímetros y gramos.
En este sistema, el gramo (gr) representa una unidad de fuerza (peso). Sin
embargo, el uso de balanzas o escalas para registrar medidas de masa (gr) o para
registrar la densidad en gr/cm3 puede establecerse como conforme a este método
de ensayo.
El Grado de Compactación de un suelo se determina de acuerdo a la siguiente
expresión:
Donde:
Gc = Grado de Compactación
yd = Densidad Seca en el campo
γdmax = Densidad Seca Máxima obtenida en el laboratorio.
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5. MATERIALES.
Aparato de densidad (embudo).
Un frasco desarmable u otro contenedor de arena que tenga una capacidad de
volumen que exceda el volumen requerido para llenar el orificio de prueba y el
aparato durante la prueba.
Un aparato desarmable que consiste en una válvula cilíndrica con un orificio de ½”
(13 mm) de diámetro, presentando en un extremo un pequeño cono de metal
conectado a un frasco en un extremo y a un embudo (cono) en el otro extremo. La
válvula debe tener un freno (seguro) para prevenir la rotación de una posición
completamente abierta a otra completamente cerrada.
Una placa metálica cuadrada o rectangular, con un hueco central con borde para
recibir el embudo grande (cono) del aparato descrito anteriormente.
La placa debe ser plana en la base y tener suficiente rigidez con un espesor de
3/8” a ½” (10 a 13 mm).
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Arena calibrada:
La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y
que fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad
(D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz
de 2mm (N°10).
Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para
favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (menor que
250m, N°60), para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de
peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad
atmosférica.
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Balanza:
Una balanza de capacidad mínima de 20Kg. con sensibilidad de 1.0g.
Base metálica hueca para el cono.
Cincel
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Comba
Cucharon y brocha
Recipiente
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6. PROCEDIMIENTO.
Se siguen los siguientes pasos
Se pesa el embudo, y la arena contenida.
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Vamos a sacar la muestra de campo y colocamos la placa sobre la subrasante
(terreno normal dentro de la universidad)
Se excava con ayuda del cincel y de la comba, en sección circular de la placa.
LA PROFUNDIDAD DE LA MUESTRA DEBE SER ENTRE 12 A 15 CM
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La muestra se hecha sobre el recipiente con ayuda del cucharon
Sobre la placa, se coloca el embudo se abre la llave y se deja caer la arena que
contiene sobre el espacio que quedo del excavado.
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Luego del recipiente que contiene la muestra sacada se lleva a pesar.
Luego se pasa a ver el embudo que se dejó y se cierra la llave, la arena que salió
se recoge y finalmente se pesa el embudo con la arena quedó en ella.
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7. CALCULOS Y RESULTADOS.
Datos Obtenidos del Ensayo del Cono de Arena
1.- Peso de suelo húmedo + deposito gr 4245.00
2.- Peso de depósito solo gr 702.00
3.- Peso del suelo húmedo del hueco (1-2) gr 3543.00
4.- Peso de la arena calibrada + el frasco gr 6820.00
5.- Peso de arena que queda en el frasco gr 2378.00
6.- Peso de arena hueco + peso arena en el cono (4-5) gr 4442.00
7.- Peso de arena en el cono + placa gr 1495.00
8.- Peso de arena hueco (6-7) gr 2947.00
9.- Densidad de arena gr/cm3 1.33
10.- Volumen del hueco (8/9) cm3 2215.789
11.- Peso de la Grava Retenido Tamiz 3/4" gr 0.00
12.- Peso Específico de la Grava gr/cm3 0.00
13.- Volumen Grava por Desplazamiento (11/12) cm3 0.00
14.- Peso del suelo (3-11) gr 3543.00
15.- Volumen del suelo (10-13) gr/cm3 2215.789
16.- Densidad de suelo húmedo (14/15) gr/cm3 1.599
17.- % Humedad del Suelo In Situ gr 4.761
18.- Densidad del Suelo Seco (16/(17+100))*100 gr/cm3 1.526
19.- Máxima densidad determinada en la curva gr/cm3 1.860
20.- Porcentaje de compactación (18/19)*100 % 82.043
Contenido de Humedad
1 2
1.- Peso de Suelo Húmedo + Capsula gr 111.315 113.800
2.- Peso de Suelo Seco + Capsula gr 107.189 109.674
3.- Peso del Agua (1-2) gr 4.126 4.126
4.- Peso de Capsula gr 21.776 21.700
5.- Peso Suelo Seco (2-4) gr 85.413 87.974
6.- % de Humedad (3/5)*100 % 4.831 4.690
Contenido de humedad (%) promedio 4.761%
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8. CONCLUSIONES.
Este ensayo de laboratorio es muy interesante, puesto que por medio de él
podemos conocer el grado de compactación de una capa de suelo en
campo, es muy sencillo no necesita mucho tiempo (con excepción de
esperar que se seque la muestra extraída del suelo).
Se ha obtenido una densidad de suelo seco = 1.526 gr/cm3
el porcentaje de compactación es bastante satisfactorio ya que se ha
alcanzado un grado de compactación de 82.043 %MDS lo cual está un
poco distante al valor buscado 95%MDS que es el valor correspondiente
que debe tener una capa de subrasante.
El ensayo método del cono de arena fue bien realizado de acuerdo al
procedimiento a seguir, aunque el valor no está dentro del rango es porque
es tipo se suelo del terreno donde se realizó el ensayo no es para una
subrasante.
Se puede decir que se cumplieron todos los objetivos propuestos en el
ensayo.
9. RECOMENDACIONES.
El manejo de los equipos debe ser lo más eficaz posible para obtener datos más precisos.
Es necesario que la arena del equipo tenga una densidad y una gradación, uniforme para evitar la segregación durante la manipulación y uso.
Se debe limpiar el espacio donde será el punto de ensayo y en el terreno se recomienda evitar cualquier tipo de vibración en el área circundante, ya que esto puede provocar un exceso de arena el agujero, puesto que esta no caería libremente sino inducida
Calibrar bien la balanza para obtener pesos más exactos.
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