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Apuntes de Pavimentos y Terraceras Ing. Miguel Castillo Cruz

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I N S T I T U T O P O L I T C N I C O N A C I O N A L

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA Y ARQUITECTURAINGENIERA CIVIL

ACADEMIA DE VAS TERRESTRES TV

PAVIMENTOS Y TERRACERASVIAVII4104

UNIDAD II ESTUDIOS GEOTCNICOS

APUNTES DE CLASESPTIMO SEMESTRE

ING. MIGUEL CASTILLO CRUZ

AGOSTO DE 2013

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UNIDAD 2 ESTUDIOS GEOTCNICOS EN LA ZONA DEL EJE DEL

CAMINO Y BANCOS MATERIALES.

Objetivo Particular de la Unidad:El alumno identificar las pruebas adecuadas para interpretar las propiedades ndice y

mecnicas que deben reunir los materiales que se emplean en el diseo y construccin de lospavimentos flexibles y rgidos y sus correspondientes terraceras.

2.1.- Clasificacin de los materiales de acuerdo a sus caractersticas y formas de empleo, deacuerdo con el SUCS.En la materia Mecnica de Suelos I tuviste la oportunidad de conocer por primera vez elSistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), los antecedentes que lo originaron degran importancia hoy en la ingeniera civil, se recomienda revises estos apuntes.

A continuacin se presenta lo emitido por el Sistema de Clasificacin de Fragmentos de Roca ySuelos, que en trminos generales es una ampliacin del SUCS, ya que incorpora a la

clasificacin de los suelos, los fragmentos de rocas, tiles en la conformacin de losterraplenes.

D.2. CLASIFICACIN DE SUELOS CON BASE EN EL SISTEMA SUCSLos suelos son materiales con partculas de tamao menor de 7.5 cm (3) . Se clasifican comose indica en la Tabla 3, con base en su composicin granulomtrica y en sus caractersticas deplasticidad, representada por los lmites de consistencia.

Los suelos se clasifican como Suelos Gruesoscuando ms del 50 % de sus partculas son detamao mayor que 0.075 mm (malla No. 200) y como Suelos Finos cuando el 50 % de suspartculas o ms son de tamao menor.

D.2.1. Suelos GruesosD.2.1.1. Los suelos gruesos se clasifican como Grava cuando ms del 50 % de las

partculas de la fraccin gruesa tienen tamao mayor de 4.75 mm (malla No. 4) y como Arenacuando el 50 % de las partculas o ms de la fraccin gruesa, son de tamao menor.

D.2.1.2. La grava se identifica con el smbolo G (Gravel) y la arena con el smbolo S(Sand). Ambas a la vez se subdividen en 8 subgrupos:

1.

Grava o arena bien graduada (GW o SW)2.

Grava o arena mal graduada (GP o SP)3. Grava o Arena limosa (GM o SM)

4.

Grava o Arena arcillosa (GC o SC)5. Grava o Arena bien graduada limosa (GW-GM o SW-SM)6. Grava o Arena mal graduada limosa (GP-GM o SP-SM)7.

Grava o Arena bien graduada arcillosa (GW-GC o SW-SC)8.

Grava o Arena mal graduada arcillosa (GP-GC o SP-SC)

D.2.2. Suelos FinosLos suelos finos se clasifican segn sus caractersticas de plasticidad y la Carta de Plasticidad(fig. 1) en:

D.2.2.1. Limo se identifica con la letra M (Mo o Mjala), se divide en dos subgrupos, enfuncin de su compresibilidad:

1.

Limo de baja compresibilidad (ML)2. Limo de alta compresibilidad (MH)

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D.2.2.2.Arcilla se identifica con la letra C (Clay), se divide en dos subgrupos en funcinde su compresibilidad:

1. Arcilla de baja compresibilidad (CL)2.

Arcilla de alta compresibilidad (CH)

D.2.2.3. Altamente Orgnicos se identifica con las letras Pt (Peat) en base a su color,olor, sensacin esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa y se le denomina:

1. Turba (Pt)

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FIG. 2 CARTA DE PLASTICIDAD PARA LL > 100 (SOP, anterior a la SCT)

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2.2.- Clasificacin de los materiales por el mtodo de la S.C.T.En el manual M-MMP-1-02/03 del Libro Mtodos de Muestreo y Prueba de Materiales Parte1 Suelos y Materiales para Terraceras, Ttulo 02 Clasificacin de Fragmentos de Roca y

Suelos de la Normativa SCT, se clasifican los materiales para terraceras, que pueden serfragmentos de roca o suelos, mediante pruebas ndice, que permiten estimar algunas de las

propiedades fsicas y mecnicas del material y, con base en stas, determinar su tipo deacuerdo con el Sistema de Clasificacin de Fragmentos de Roca y Suelos previamentedefinido.

La adicin que se realiza en ste mtodo respecto del SUCS, es la clasificacin de losFragmentos de Roca en base a sus propiedades ndice.

D.- CLASIFICACIN DEL MATERIAL DE ACUERDO CON SUS PROPIEDADES NDICED.1.- CLASIFICACIN DE FRAGMENTOS DE ROCA

Los fragmentos de roca son todos aquellos cuyo tamao est comprendido entre 7.5 cm (3) y

200 cm. Segn su tamao se clasifican como se seala en la Tabla 1.

Los fragmentos de roca se identifican por su tamao, forma, textura superficial y grado dealteracin, utilizando las caractersticas que se indican en la Tabla 2.

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D.3. CLASIFICACIN DE CAMPOLa clasificacin de los fragmentos de roca y de los suelos en campo se realiza en forma visual,por lo que se requiere experiencia para clasificar los diferentes materiales. La experiencia seobtiene mediante la enseanza de quien ya la tiene y comparando las clasificaciones hechas encampo con las obtenidas en laboratorio. Para la clasificacin de campo se utiliza el formato dela Tabla 4.

D.3.1. Clasificacin de campo de fragmentos de rocaSe estiman los porcentajes de tamaos de los fragmentos de roca, tomando en cuenta ladimensin mayor de los fragmentos, de la siguiente manera:

D.3.1.1.Segn su tamao los fragmentos se agrupan como se indica en la Tabla 5.

D.3.1.2.Se determinan en forma aproximada los porcentajes en volumen de cada unode los grupos indicados en el prrafo anterior con relacin al volumen total y con ellos seclasifican los fragmentos de acuerdo a la Tabla 1.

D.3.1.3.Se estima en los fragmentos de los diferentes grupos, la forma, textura de lasuperficie y grado de alteracin, utilizando los adjetivos indicados en la Tabla 2.

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D.3.2. Clasificacin de campo de suelosLa clasificacin de los suelos en campo, se hace considerando su granulometra, Plasticidad,color y olor establecidas en el SUCS y de acuerdo a la Tabla 6.

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D.3.3. Clasificacin de campo de mezclas de fragmentos de roca y suelos

D.3.3.1. Con toda la informacin obtenida y anotada en el formato 4, se procede aclasificar el material en su conjunto, conforme a los criterios contenidos en las Tablas 1 y 6.

D.3.3.2. Cuando se trate de materiales constituidos por mezclas de fragmentos de rocay suelo, una vez que se han clasificado individualmente, se clasifican dichos materialescombinando los smbolos que corresponden a las porciones que los integran como se indica acontinuacin:

Cuando los fragmentos de roca contengan ms del 10 % de suelo, el material seclasificar con smbolo doble.

Si el volumen de suelo es mayor del 50 %, el smbolo de ste se interpondr al de losfragmentos de roca; si el volumen de suelo est comprendido entre 10 y 50 %, susmbolo se colocar enseguida del smbolo de los fragmentos de roca, por ejemplo:

Ejemplo 1 Ejemplo 2Un material contiene60 % de GC

40 % de Fgm

Un material contiene40 % de Fm30 % de SM20 % de Fc10 % de Fg

Su smbolo serGC-Fgm

Su smbolo serFmcg-SM

E.- CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES SEGN LA POSIBILIDAD DE SER CONTROLADOSMEDIANTE PRUEBAS DE COMPACTACIN DE LABORATORIO.

Para fines de la formacin de los terraplenes, los materiales que se empleen en suconstruccin se clasificarn como:

Compactables.- Son los materiales susceptibles de controlar su compactacin conequipo de laboratorio, tales como fragmentos de roca muy alterados que sedisgreguen, areniscas blandas y suelos a que se refieren las Tablas 3 y 6, siempre ycuando, despus de ser compactados, contengan como mximo el 20 % de fragmentosde roca chicos, con respecto al volumen total y de esta fraccin solo el 5 % seanmayores de 15 cm.

No compactables.- Son aquellos materiales que no cumplan con las condicionesanteriores.

En caso de duda se realizar una prueba de campo con un tractor de orugas de 20 ton encondiciones de operacin.

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Clasificacin de Macizos Rocosos

Para fines de clasificacin de los macizos rocosos se utilizar principalmente el origen de laroca, tal como se presenta a continuacin:

DIVISIN SUBDIVISIN GRUPO SMBOLO

MACIZOSROCOSOS

GNEASEXTRUSIVA Rii

INTRUSIVA Rie

SEDIMENTARIASCLSTICAS Rsc

QUMICAS RsqORGNICAS Rso

METAMRFICASNO FOLIADAS Rmn

FOLIADAS Rmf

2.3.- Anlisis de Suelos en la Zona del Eje del Camino (Terreno Natural)A continuacin, en lo que se refiere al terreno natural, se define como la franja de terreno

incluida en el derecho de va, que se ver afectada en su estructura por la construccin de una

obra vial, y recibir las cargas de trnsito distribuidas a travs de la estructura; su funcin es

soportar a dicha obra vial en condiciones razonables de resistencia y deformacin.

El estudio de esta formacin infiere principalmente para el clculo correcto del diagrama de

masas, tan importante para definir los procedimientos constructivos, el aprovechamiento de

los materiales disponibles y el costo del proyecto. Igualmente, permite analizar la capacidad

portante ante obras de drenaje menor y mayor con terraplenes y en cortes, la estabilidad de

taludes de diferentes alturas; detectar y revisar zonas potencialmente inestables.

Cuando se decide llevar a cabo una obra vial se elige la ruta, que es la franja de ancho variabledonde se construir la obra vial, ya sea carretera, va frrea o pista de aeropuerto. Despus deelegir la ruta, se procede a efectuar los levantamientos topogrficos

2.3.1.- Estudios Preliminares y DefinitivosEn la eleccin de la ruta, los principales estudios geotcnicos preliminares que se llevan acabo corresponden a la geologa de la zona de estudio. En esta etapa, un ingeniero gelogoformar parte de una brigada de especialistas para que mediante reconocimientos areosaltos y bajos pueda recopilar la informacin correspondiente. Estos trabajos secomplementarn con recorridos directos y, con base en fotografas areas, se realizar una

fotointerpretacin para tener planos geolgicos detallados, en los cuales se indican los tiposde suelos y rocas, plegamientos, echados de los estratos, fracturas, fallas e hidrografa.Asimismo, se prepara un informe en el que se da una opinin, desde el punto de vistageolgico, sobre la factibilidad de construir la obra y se marcan las zonas que representanmenos problemas.

En la norma N-PRY-CAR-1-03-001/00 del Libro PRY Proyecto Tema Car Carreteras, Parte1 Estudios, Ttulo 03 Estudios Geolgicos, Captulo 1 Ejecucin de Estudios Geolgicos de

la Normativa SCT, se establecen los criterios para la ejecucin de los estudios geolgicos.

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B.1.- DEFINICIN DE ESTUDIO GEOLGICOEs la determinacin de las caractersticas litolgicas y estructurales de los materiales existentesen el sitio en estudio, mediante un conjunto de tcnicas y procedimientos que se utilizan parareconstruir su historia geolgica. stos pueden tener uno o varios de los propsitos siguientes:

B.1.1.- Evaluacin de una Ruta.- Este estudio tendr el propsito de inferir los factoresgeolgicos que influyan en la eleccin identificando en forma general los siguientes aspectos:

La relacin suelo-roca, es decir la proporcin que existe de estos materiales en todo eltrazo, ya que de ella depende la definicin del proyecto, as como el costo de los cortesy terraplenes.

Las caractersticas generales y espesores probables de los aluviones en los cruces deros o arroyos, que influyan en el costo de alcantarillas y puentes.

Las estructuras mayores como fallas, discordancias, estratificaciones y plegamientosque influyan en el trazo de la carretera.

Las zonas potencialmente inestables y las que muestren evidencias de falla, quepuedan afectar el comportamientode la carretera.

Los sitios que por sus caractersticas geolgicas sean potenciales bancos de materiales,pues la disponibilidad de esto es importante en la definicin de la ruta.

B.1.2.- Determinacin de las caractersticas geolgicas de sitios donde se construirn cortes yterraplenes.- se realizar en aquellos lugares donde se prevn problemas de estabilidad detaludes o donde, por su altura, se requiera contar con informacin geolgica que contribuya adisear correctamente la obra, establecer los procedimientos constructivos generales yevaluar el costo de su construccin, infiriendo los siguientes aspectos:

La zonificacin estratigrfica probable de los diferentes materiales que sernexcavados para formar los cortes o sobre los cuales se desplantarn los terraplenes.

Las alteraciones de la roca que determinan su contacto con el suelo.

Las estructuras mayores como fallas, plegamientos, discordancias y estratificaciones,as como las estructuras menores como fracturas, foliacin y exfoliacin, que influyanen la estabilidad de los taludes.

B.1.3.- Determinacin de las caractersticas geolgicas de sitios donde existan cortes y/oterraplenes inestables.- Se ejecutar para inferir los factores que provocan su inestabilidad,establecer los posibles procedimientos constructivos que permitan corregir la obra, y evaluarel costo aproximado de su reparacin o reposicin, determinando los siguientes aspectos:

La identificacin y probable zonificacin estratigrfica de los diferentes materiales queconstituyen el corte o subyacen al terrapln inestable.

Las alteraciones de la roca que determinan su contacto con el suelo, estableciendo si la

falla ocurre en ella, en el suelo o en ambos. Las estructuras mayores como fallas, plegamientos, discordancias y estratificaciones,

as como las estructuras menores como fracturas, foliacin y exfoliacin, que influyanen la estabilidad de los taludes.

B.1.4.- Determinacin de las caractersticas geolgicas de sitios donde se construirntneles.- Se ejecutar para definir los aspectos geolgicos que pueden influir en el diseo de laobra, establecer los posibles procedimientos constructivos, y evaluar el costo aproximado ensu construccin. El estudio se dividir en tres zonas: las dos que comprenden los portales,donde se realizarn excavaciones a cielo abierto, y el cuerpo del tnel (ubicada entre losportales), en que se excavar el tnel propiamente dicho.

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Mientras que en la zona de portales se ven superficialmente los materiales donde se realizarel emportalamiento, en el cuerpo del tnel se extrapola la informacin observada en lasuperficie, ya que pueden existir coberturas de rocas hasta el nivel de la rasante que alcancencientos de metros. En los tres casos se determinan los siguientes aspectos:

La zonificacin estratigrfica probable de los diferentes materiales que constituyen

tanto los portales como el cuerpo del tnel, identificando el tipo y las caractersticasde los materiales por excavar.

Las alteraciones de la roca que determinan su contacto con el suelo y queparticularmente afecten la ubicacin de los portales, as como la estabilidad yatacabilidad del tnel.

Las estructuras mayores como fallas, plegamientos, discordancias, estratificaciones, ylas estructuras menores como fracturas, foliacin y exfoliacin, que influyan en lasestabilidad de los portales y el cuerpo del tnel, tanto durante su construccin comoen su operacin.

B.1.5.- Determinacin de las caractersticas geolgicas de sitios donde se construirn

puentes.- se ejecutarn para definir los aspectos geolgicos que puedan influir en el diseo dela obra, establecer los posibles procedimientos constructivos y evaluar el costo aproximado desu construccin, determiando los siguientes aspectos:

La zonificacin estratigrfica probable de las diferentes unidades de roca, identificandoel tipo y las caractersticas de los materiales sobre los que se desplantar la estructuray de los que se excavarn en los sitios de apoyo.

Las alteraciones de la roca que determinan su contacto con el suelo y que puedeninfluiren el desplante de la cimentacin.

Las estructuras mayores como fallas, plegamientos, discordancias, estratificaciones, ylas estructuras menores como fracturas, foliacin y exfoliacin, identificando lainfluencia que tendrn en el desplante de la cimentacin y/o en la estabilidad de la

excavacin para su construccin.

B.1.6.- Evaluacin de sitios para bancos de materiales.- Se realizar para localizar y cuantificarbancos potenciales, determinando los siguientes aspectos:

Los sitios donde puedan obtenerse los diferentes materiales que se requieren para laconstruccin de la obra.

La clasificacin de los materiales que componen el banco, estimando sus volmenesaprovechables y de desperdicio.

La estimacin del volumen de material de despalme que se retirar para iniciar laexplotacin del banco.

Las estructuras mayores como fallas, plegamientos, discordancias, estratificaciones, y

las estructuras menores como fracturas, foliacin y exfoliacin, identificando lainfluencia que puedan influir en la explotacin del banco.

La definicin de las orientaciones preferenciales que den tener los frentes deexplotacin.

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B.2.- CLASIFICACIN DE ESTUDIOS GEOLGICOSDependiendo del nivel de investigacin que se requiera, los estudios geolgicos se clasificancomo:

B.2.1. Reconocimientos Geolgicos

Son los levantamientos geolgicos someros de zonas que pueden ser pequeas o hasta decentenas de kilmetros cuadrados, que se realizan con base en los planos topogrficos, lasfotografas areas a escala adecuada y/o las imgenes de satlite, mediante recorridos a pie,en vehculo terrestre o helicptero, efectuado en uno o varios das segn el medio detransporte y el propsito del estudio, para:

Identificar en forma general los materiales que se encuentran en el rea de estudio.

Determinar en forma aproximada la relacin suelo-roca.

Identificar sitios para probables bancos de materiales.

Recomendar el tipo y caractersticas de los estudios geolgicos de mayor detalle quese requieran para definir y evaluar las zonas potencialmente inestables o la calidad ycapacidad de los probables bancos de materiales.

B.2.2.- Estudios Geolgicos de DetalleSon los levantamientos geolgicos de sitios especficos, que se realizan con base en losreconocimientos geolgicos, apoyados en los planos topogrficos, las fotografas areas aescala adecuada y/o a las imgenes de satlite, mediante inspecciones detalladas a pie y/o envehculo terrestre, dependiendo del propsito del estudio para:

Determinar las diferentes unidades geolgicas (suelo-roca) y ubicarlas en la posicinestructural que les corresponda (columna estratigrfica), as como identificarestructuras mayores (fallas, plegamientos, discordancias y estratificaciones) yestructuras menores (fracturas, foliacin y exfoliacin).

Identificar y evaluar las zonas potencialmente inestables.

Determinar y evaluar en forma preliminar, la calidad y capacidad de posibles bancosde materiales.

Definir el modelo geolgico del rea estudiada y en su caso, proponer trabajoscomplementarios de mayor detalle, como la exploracin directa y/o indirecta delsubsuelo u otros estudios geolgicos para detectar sitios alternos de bancos demateriales.

D.- REQUISITOSAdems de lo establecido en la fraccin C.1. de la Norma N-LEG-2, Ejecucin de Estudios,Proyectos y Consultora, se requiere contar con lo siguiente:

D.1.- Cuando se trate de un reconocimiento geolgico para evaluar una ruta, los

alineamientos horizontal y vertical preliminares del trazo, incluyendo las seccionesgeomtricas tentativas de la carretera.

D.2.- Cuando se trate de un estudio geolgico para definir las caractersticas litolgicasy estructurales de los materiales existentes en el sitio donde se proyectar una obra, elanteproyecto que se refiere en el inciso C.1.1. de la Norma N-LEG-2, Ejecucin de Estudios,Proyectos y Consultoras, incluyendo el trazo y su alineamiento vertical preliminares.

D.3.- Cuando se trate de un estudio para determinar los factores geolgicos quepuedan influir en el comportamiento de una obra existente, el proyecto con el cual seproyect dichas obra y las modificaciones a que haya sido sujeta durante su operacin.

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D.4.- Cuando se trate de un estudio geolgico para evaluar un potencial banco demateriales, la ubicacin del banco y sus accesos, as como el tipo y volumen tentativo delmaterial que se pretende extraer.

D.5.- En todos los casos, planos topogrficos del rea por estudiar, ya sean

restituciones fotogramtricas o levantadas en campo, con las escalas, equidistancia entrecurvas de nivel y seccionamientos que se indican en la Tabla 1, segn el propsito y tipo delestudio geolgico.

D.6.- Todas las fotografas areas que se disponga, que permitan la visinestereoscpica del rea por estudiar y particularmente aquellas con las escalas que se indicanen la Tabla 2 de esta Norma, segn el propsito y tipo del estudio geolgico, y en su caso,imgenes de satlite que puedan ser procesadas mediante sistemas de cmputo avanzado.

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En la etapa de anteproyecto, los estudios geotcnicos son ms detallados y en stosintervienen ingenieros especialistas en geologa, hidrologa y mecnica de suelos, quienes sefamiliarizan con la franja en estudio y asesoran a los ingenieros que realizan los proyectosgeomtricos, para cruzar por las zonas que presenten menos problemas. Las decisiones setomarn con base en estas recomendaciones y en estudios de carcter econmico, en los que

es de vital importancia el tipo de obra que se habr de realizar, ya sea que se trate deaeropuertos o carreteras y si estas ltimas sern alimentadoras, secundarias o autopistas.

En la etapa de proyecto definitivo, los estudios geotcnicos ya son de carcter particular y sehace un recorrido de la lnea proyectada, adems de sondeos y, si es necesario, estudiosgeofsicos para conocer la estratigrafa de la franja; se deben de conocer tambin los espesoresde las capas; la clasificacin de los materiales, tanto en el aspecto geotcnico como para pago;los coeficientes de variacin volumtrica para el estudio de los acarreos y la capacidad decarga del terreno para cimentar obras de drenajes mayores y menores. En los lugares dondesea necesario, se recomendar construir drenaje subterrneo y se harn los estudios deestabilidad de taludes que se requieran para que la obra sea estable.

Recordemos que el correcto clculo de un diagrama de masas, tan importante para definir losprocedimientos constructivos, el aprovechamiento de los materiales disponibles y el costo deun proyecto, depende en mucho de consideraciones geotcnicas y de los datos geotcnicosque se ofrezcan a los responsables del proyecto geomtrico de la obra vial.

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PRESENTACIN DE LA INFORMACIN EN EL EJE DEL CAMINO

En la Tabla anexa se ilustra el modo de sistematizar la informacin para el proyecto ejecutivo.La descripcin de cada una de las columnas se ilustra a continuacin:

La primera columna Kilmetro/ desde-hasta comprende el tramo que presentacondiciones geotcnicas similares a reportar.

La segunda columna Estrato/ No. - Espesor (m) describe el perfil estratigrfico deltramo en estudio, sealando el nmero de estratos detectados con su espesor.

La tercera columna Clasificacin describe la clasificacin SCT de los fragmentos deroca y suelos detectados. Adems del smbolo de grupo que corresponda a cada unode los estratos detectados, deber aadirse una muy breve descripcin de losmateriales que se mencionen. Por ejemplo, la clasificacin tpica de un depsito fluvialsera: Grava limpia, uniforme, gruesa, muy dura, redondeada, gris clara, con 20 % de arena y

30 % de fragmentos chicos con 15 cm de tamao mximo, muy hmeda y medianamente

compacta (GP-Fc). Y la de un suelo residual fino podra describirse como: Arcilla pocoarenosa de plasticidad media, rojiza, poco hmeda y muy firme, fisurada en el espesor de los2 m estudiados, con 4 % de grava redondeada y algunos fragmentos chicos aislados, con

races en los 30 cm superiores (CL).

La cuarta columna Tratamiento Probable, se refiere al tratamiento mecnico que se

recomienda para cada uno de los materiales encontrados, en el momento de sercolocados en la estructura vial. Los tratamientos ms frecuentes son la compactacinen los suelos y fragmentos de roca chicos; el bandeado con tractor para losfragmentos de roca gruesos, medianos y chicos; o la simple colocacin a volteo, que esposible ver para el relleno de los primeros metros del fondo de gargantas con materialde fragmentos de roca.

La quinta columna Coeficiente de Variacin Volumtrica/ 90%-95%-100 %-Bandeado es uno de los datos de mayor inters para el diagr ama de masas. El pesovolumtrico seco de un material en el lugar de donde ha de ser extrado no ser nuncael mismo que el de este material colocado en la estructura vial; cuando el material seexcava, su volumen aumenta para reducirse otra vez cuando es compactado otra vez

en su lugar final, dependiendo sta reduccin del grado de compactacin con que rerealice.

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El coeficiente de variacin volumtrica es un nmero que expresa la relacin entre el pesovolumtrico seco en estado natural y el mismo concepto cuando el material est compactadoa un cierto grado de compactacin, se expresa como:

Dondedn es el peso volumtrico seco del suelo en estado natural, en el lugar del que ha de serextrado.dmax es el mximo peso volumtrico seco que puede obtenerse para ese suelo con laprueba de control de compactacin que se est empleando.Gc es el grado de compactacin especificado en la norma.

El coeficiente de variacin volumtrica permite establecer los volmenes de materiales quehan de ser excavados y obtenidos en los bancos de prstamo, para llegar al volumen que serequiere en la estructura vial; es un dato indispensable para precisar los costos de una obra

vial.

La sexta columna Clasificacin de Presupuesto/ A-B-C , responde a una necesidadprctica de las instituciones que se dedican a proyectar y construir vas terrestres engran escala, con el concurso de empresas contratistas; se trata de establecer unaclasificacin de los materiales que han de moverse, hecha con fines de pago de lostrabajos correspondientes, juzgando la dificultad de las operaciones, los equipos ymtodos que es preciso utilizar, etc., a fin de llegar a definir un precio concreto paracada tipo de material encontrado en la obra vial.

Desde este particular punto de vista, se diferencian tres tipos de materiales: A, B y C. El A, que

es fcilmente excavable, por ejemplo con pico y pala; el B, que presenta mayores dificultades,pero no requiere para su remocin del empleo de explosivos; y el C, que ha de ser extraido condicho procedimiento. Se describir el material por medio de tres nmeros, que sumen siempre100, que representan los porcentajes de material A, B y C que componen el total que ha deremoverse.

La sptima columna Corte/ Altura Mxima-Talud, se indicar la altura mxima delcorte que se realizar, de acuerdo al perfil topogrfico en el eje del camino y a larasante propuesta por el responsable del proyecto; se indicar el talud o taludes quegaranticen su estabilidad y que podrn ser realizados por la maquinaria disponible, deacuerdo a los resultados del estudio geotcnico, basado en la mecnica de suelos y

rocas.

Nota.- Los taludes en la zona de corte sern realizados por la maquinaria en taludes de :1,:1, :1, 1:1, 1.5:1.

Los taludes en terraplenes sern de 1.5:1en suelos cohesivos; y 2:1en suelos friccionantes.

La octava columna Observaciones es un complemento fundamental de la tablaporque seala la utilizacin que podr darse, dentro de la obra vial, a los diferentesmateriales detectados en el campo y que se menciona en la propia tabla. En este caso,son indispensables conocer los resultados de las pruebas de laboratorio definidas en la

Clasificacin de los Materiales y compararlos con los requisitos de calidad queestablece el libro Caractersticas de los Materiales de la Normativa SCT.

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Valores Tpicos Coeficientes de Variacin Volumtrica y Propuesta de Clasififcacin dePresupuestos.

SUELOS

MATERIAL ESTADOCOEF. VAR. VOL CLASIFICACIN

PRESUPUESTO ABUNDA

MIENTO

GRADO DE COMPACTACIN

90 % 95 % 100 % A B C

ARENASUELTA 0.87 0.82 0.78 100 0 0 1.00

MEDIANAMENTE COMPACTA 0.96 0.91 0.86 80 20 0 1.10COMPACTA 1.03 0.98 0.93 60 40 0 1.20

MUY COMPACTA 1.11 1.05 1.00 20 80 0 1.28

LIMONO

PLSTICO

MUY SUELT0 0.82 0.78 0.74 100 0 0 1.06

SUELTO 0.91 0.86 0.82 80 20 0 1.17

MEDIANAMENTE COMPACTO 0.99 0.94 0.89 60 40 0 1.27

COMPACTO 1.06 1.00 0.95 40 60 0 1.36MUY COMPACTO 1.11 1.05 1.00 20 80 0 1.43

ARCILLAYLIMO

PLSTICO

MUY BLANDA 0.78 0.74 0.70 100 0 0 1.08

BLANDA 0.87 0.82 0.78 80 20 0 1.20MEDIA 0.95 0.90 0.85 60 40 0 1.30

FIRME 1.01 0.96 0.91 40 60 0 1.40

MUY FIRME 1.08 1.02 0.97 20 80 0 1.49

DURA 1.14 1.08 1.02 0 100 0 1.57

ROCAS

INTEMPERISMO FRACTURAMIENTO CEMENTACIN

ALATACARSE

SEOBTENDR

CLASIFICACINPRESUPUESTO

ABUNDAMIENTO

BANDEADO

A B C

MUYINTEMPERIZADAS

MUYFRACTURADAS

POCOCEMENTADAS

FC, GP, SPY CL

0 100 0 1.10 1.00

MEDIANAMENTEINTEMPERIZADAS

FRACTURADAS MEDIANAMENTECEMENTADAS

FC, FM, GPY SP

0 60 40 1.25 1.07

POCOINTEMPERIZADAS

POCOFRACTURADAS

BIENCEMENTADAS

FM, FC, FGY GP

0 20 80 1.50 1.15

SANAS ESCASAS Y/O SINFRACTURAS

MUYCEMENTADAS

FG Y FM 0 0 100 1.75 1.25

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Taludes Recomendables.- Pemex recomienda para sus caminos de acceso que en los cortes dems de 7 metros se debe realizar un estudio de mecnica de suelos con detalles para fijar lostaludes y su procedimiento de construccin, dichos resultados de los estudios, no deben estarpor arriba de los valores indicados en la siguiente Tabla.

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PRESENTACIN DE LA INFORMACIN BANCO DE PRSTAMOS DE MATERIALESLa tabla anexa proporciona los datos de todos los bancos de prstamo que se utilicen paraconstruir la obra vial.

Los datos adicionales al formato para el eje del camino son:

Las dimensiones del banco de material,

Su volumen aprovechable y,

a su croquis de localizacin perfectamente referenciada a las vialidades existentes,

Adems, deber contar con la informacin precisa sobre utilizacin, forma del banco,posicin de los frentes de ataque y los tratamientos necesarios segn el uso que de

los materiales pretenda hacerse.

Bancos para formar las terraceras.- Los materiales para formar las terraceras se obtienen detres fuentes distintas:

Compensacin longitudinal.- Se utiliza el obtenido de la excavacin de un corte paraformar un terrapln vecino y resulta econmico, en el sentido de que tiende a disminuir losvolmenes de desperdicio y a utilizar todo el material removido.

Prstamo Lateral.- Se extrae el material necesario de excavaciones paralelas al eje dela va y adosadas a sta, generalmente dentro del derecho de va; con este procedimiento se

disminuyen los acarreos de los materiales, que son un rengln importante en el costo total deconstruccin. Aunque solo deber emplearse cuando produzca materiales apropiados, seanfciles de drenar las zanjas a que da lugar y quede a razonable distancia de la va terrestre.

Bancos de prstamo.- Se basa en la localizacin de un depsito o formacin natural,constituidos por un material de caractersticas apropiadas, el cual se explota en forma masiva,para acarrearlo y tenderlo en la va. Para cada uno de los bancos deber llenarse la tabla antesmencionada.

Bancos para la superestructura vial.- La capa subrasante y los materiales para sub-base, base ycarpeta de pavimentos flexibles, el subbalasto y el balasto de las vas frreas y los materiales

para concreto suelen provenir de bancos especialmente localizados.

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2.3.2.- Exploracin a lo largo del eje del caminoPara conocer las caractersticas de los materiales que se encuentran en el terreno natural a lolargo del eje del camino, ser necesario efectuar un programa de exploracin en los sitios y enlas profundidades determinados segn los criterios establecidos en la Norma N-PRY-CAR-1-02-003, Exploracin Directa del Subsuelo y sistemticamente durante la ejecucin de las obras, en

los sitios seleccionados de manera objetiva y aleatoria de acuerdo con el Manual M-CAL-1-02,Criterios Estadsticos de Muestreo, en cada frente de produccin de los prstamos o bancos,en los almacenes y en el lugar donde se utilicen

2.3.3.- Muestreo en bancos de prstamo y lateralesEn el manual M-MMP-1-01/03 del Libro Mtodos de Muestreo y Prueba de Materiales Parte

1 Suelos y Materiales para Terraceras, Ttulo 01 Muestreo de Materiales para Terracerasde la Normativa SCT, se describen los procedimientos para la obtencin de muestras de suelo,a fin de determinar las caractersticas de esos materiales o verificar que cumplan con losrequisitos de calidad establecidos.

B.- DEFINICIN Y CLASIFICACINEl muestreo consiste en obtener una porcin representativa del material con el que sepretende construir una terracera o bien del material que ya forma parte de la misma. Elmuestreo incluye adems las operaciones de envase, identificacin y transporte de lasmuestras, las que se clasifican como sigue:

B.1.- MUESTRAS CBICAS INALTERADASSon aquellas en las que se conserva la estructura y el contenido de agua natural del suelo en ellugar donde se toma la muestra, por lo que su obtencin, envase y transporte, requierencuidados especiales a fin de no alterarlas. Son generalmente cbicas, de aproximadamente 40cm por lado, que se recubren con una membrana impermeable hecha de manta de cielo,parafina y brea para protegerlas y evitar la prdida de agua durante el transporte yalmacenamiento.

B.2.- MUESTRAS REPRESENTATIVASSon aquellas que estn constituidas por el material disgregado o fragmentado, en las que setoman precauciones especiales para conservar el contenido de agua, envasndolas en bolsas

de plstico u otros recipientes impermeables para impedir la prdida de agua durante eltransporte y almacenamiento.

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B.3.- MUESTRAS INTEGRALESSon aquellas que estn constituidas por el material disgregado o fragmentado de diversosestratos, en las que quedan representados cada uno de los diferentes materiales en laproporcin en que participan.

D.- EQUIPO Y MATERIALESEl equipo y los materiales que se requieren para obtener muestras inalteradas, se ilustran en lafig. 1 y constan de:

D.1.1.- Herramientas tales como picos, palas, barretas, cuchillos, esptulas, cucharasde albail, machetes y arcos con segueta o con alambre de acero.D.1.2.- Parafina y brea.D.1.3.- Manta de Cielo.D.1.4.- Estufa o lmpara de gas.D.1.5.- Recipiente metlico para calentar y mezclar la parafina con la brea (una parte

de brea y cuatro de parafina).D.1.6.- Brochas.D.1.7.- Cajones de madera para empacar las muestras.D.1.8.- Aserrin, viruta o paja.D.1.9.- Cinta mtrica de 20 m de longitud.D.1.10.- Flexmetro de 5 m de longitud.

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D.2.- PARA LA OBTENCIN DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS E INTEGRALESEl equipo y los materiales que se requieren para obtener muestras alteradas, se ilustra en lafig. 2 y consta de:

D.2.1.- Herramientas tales como picos, palas, barretas, cuchillos, esptulas, cucharasde albail, machetes y arcos con segueta o con alambre de acero.D.2.2.- Posteadora.

D.2.3.- Barrenas helicoidales.D.2.4.- Tubos para extensiones de las posteadoras y barrenas helicoidales.D.2.5.- Llaves Stillson.D.2.6.- Lona ahulada, ms o menos cuadrada, de aproximadamente 3 m por lado.D.2.7.- Bolsas de lona ahulada.D.2.8.- Bolsas de plstico, frascos de vidrio u otros recipientes impermeables paramuestras representativas.D.2.9.- Cordel.D.2.10.- Cinta adhesiva.D.2.11.- Cinta mtrica de 20 m de longitud.D.2.12.- Flexmetro de 5 m de longitud.

E.- PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIN DE LAS MUESTRASEl muestreo de suelos o de fragmentos de roca, cuando se trate de determinar la estratigrafay propiedades del subsuelo a lo largo del trazo de una obra o seleccionar los prstamos ybancos para terraceras, se efectuar en los sitios y en las profundidades determinados segnlos criterios establecidos en la Norma N-PRY-CAR-1-02-003, Exploracin Directa del Subsuelo ysistemticamente durante la ejecucin de las obras, en los sitios seleccionados de maneraobjetiva y aleatoria de acuerdo con el Manual M-CAL-1-02, Criterios Estadsticos de Muestreo,en cada frente de produccin de los prstamos o bancos, en los almacenes y en el lugar dondese utilicen, apegndose al siguiente procedimiento:

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E.1.- TIPO, TAMAO Y NMERO DE MUESTRASSegn su propsito, el tipo, tamao y nmero de las muestras, sern los establecidos en laTabla 1.

E.2.- OBTENCIN DE MUESTRAS CBICAS INALTERADASLas muestras cbicas inalteradas se obtienen de suelos finos arenosos que puedan

labrarse sin que se disgreguen.

E.2.1.-Trabajos previosE.2.1.1. Se limpia la superficie donde se extraer la muestra, eliminando toda

la materia orgnica, polvo y basura o cualquier otra sustancia que pueda contaminarla.E.2.1.2.- Inmediatamente antes de efectuar el muestreo se prepara una mezcla

de cuatro partes de parafina por una parte de brea, fluidificadas por medio de calor; dicha

mezcla se conserva a temperatura tal que la mantenga en estado lquido hasta ser empleada.

E.2.2.- Procedimiento de muestreoE.2.2.1. Muestras cbicas obtenidas de una superficie sensiblementehorizontal.

Se marca sobre el terreno un cuadrado de aproximadamente 40 cm por lado ycon la ayuda de las herramientas se excava alrededor de sus bordes paralabrar un cubo. Esta excavacin tendr dimensiones tales que permitan lasoperaciones de labrado y extraccin de la muestra sin daar la estructura delmaterial ya sea por presin o por impacto y se lleva hasta la profundidadnecesaria para, posteriormente, efectuar un corte horizontal en la base del

cubo y desprenderlo.

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Inmediatamente despus de haber labrado el cubo y antes de desprenderlo, secubren sus caras expuestas con manta de cielo recin embebida en la mezclade parafina y brea, de tal manera que quede bien adherida a la muestra.

Una vez protegidas las cinco caras descubiertas del cubo, se procede a efectuarel corte en su base y a separarlo cuidadosamente para no daarlo, cubriendo

inmediatamente su cara inferior con una capa de manta de cielo embebida enla mezcla de parafina y brea, tal como se muestra en la fig. 3.

Posteriormente, mediante una brocha se aplica otra capa de parafina y brea entodas las caras de la muestra inalterada y antes de que dicha capa seque, se fijauna tarjeta de identificacin en la cara que originalmente estaba en la partesuperior.

E.2.2.2.- Muestras cbicas obtenidas en una paredSe excava una bveda alrededor del sitio en donde se extraer la muestra, con objeto defacilitar el labrado de las caras superior y laterales de un cubo de aproximadamente 40 cm porlado y poder efectuar posteriormente un corte horizontal en la parte inferior del mismo, comose muestra en la fig. 4. Inmediatamente despus se cubre la muestra, se extrae e identificacomo los pasos descritos anteriormente.

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E.3.- OBTENCIN DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS E INTEGRALESLas muestras representativas e integrales se obtienen de las paredes de un corte, de un pozo acielo abierto, de un frente natural, del frente abierto de un banco, de los taludes de unalmacenamiento de materiales o de capas de terracera construidas. El muestreo, de acuerdocon su propsito, se har como sigue:

E.3.1.- Trabajos PreviosSe limpia la superficie de la pared o talud donde se extraer la muestra, eliminando toda lamateria orgnica, polvo y basura o cualquier otra sustancia que pueda contaminarla.

E.3.2.-Procedimiento de muestreoE.3.2.1.- Muestras representativas

Cuando se requiera determinar la estratigrafa y propiedades del subsuelo que puedaobservarse directamente en la superficie de la pared, una vez limpiada como se indica en elinciso anterior, las muestras representativas se toman de cada estrato de suelo que seidentifique plenamente en la pared con la ayuda de las herramientas indicadas. Cada muestra

obtenida se envasa en una bolsa de plstico limpia y resistente o en cualquier otro recipientehermtico, se introduce una tarjeta de identificacin y se cierra inmediatamente el envasepara evitar cambios en el contenido de agua.

E.3.2.2.- Muestras integralesCuando se trate de muestras integrales, una vez limpia la pared o el talud, con la ayuda de lasherramientas se procede como sigue:

Se hace un canal vertical de seccin transversal uniforme en la pared o el talud, entoda la altura del material que se considere aprovechable, como se muestra en lafig. 5, cuidando de no incluir la capa de tierra vegetal que, en su caso, exista en laparte superior de la pared.

El material extrado del canal se recoge en una lona ahulada y por cuarteo, deacuerdo a lo indicado en el Manual M-MMP-1-03, Secado, Disgregado y Cuarteo de

Muestras, se obtiene una muestra del tamao indicado en la Tabla 1, que seenvasa en una bolsa de lona ahulada.

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Si se requiere obtener una muestra integral con una posteadora, como la mostradaen la fig. 6, todo el material extrado se recoge y cuartea en una lona ahuladacomo se indic en el punto anterior.

Para obtener muestras integrales de capas de terracera construidas, con lasherramientas indicadas se excava una caja en todo el espesor de la capa, con lasdimensiones necesarias para excavar el sondeo y para obtener la muestra del tamaoindicado en la Tabla 1, se reduce por cuarteo.

Cada muestra integral extraida de la pared, talud, capa de terracera, o conposteadora, se envasa en una bolsa de lona ahulada, en la que se introduce una tarjetade identificacin y se cierra con un cordel.

F.- IDENTIFICACIN, ENVASE, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE LAS MUESTRAS.Las muestras obtenidas se identifican, envasan, transportan y almacenan, tomando en cuentalo siguiente:

F.1.- IDENTIFICACIN Y REGISTROF.1.1.- Cada muestra se identifica mediante dos etiquetas, una en el interior

del envase y otra sujeta al exterior. Dichas etiquetas sern resistentes al manejo de la muestra,con dimensiones mnimas de 8 x 12 cm, y en ellas se anotarn, con bolgrafo y letra de moldelegible, los datos que se relacionan a continuacin:

Nombre de la obra

Nombre del banco (en su caso).

Nmero y ubicacin del pozo a cielo abierto o sondeo.

Localizacin del sitio de muestreo.

Nmero de la muestra.

Tipo de material.

Profundidad a la que se tom la muestra.

Espesor del estrato correspondiente

Clasificacin de campo

Responsable del muestreo

Fecha y hora del muestreo.

Uso a que se destina. Observaciones.

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F.1.2. Cada muestra que se obtenga, se registra en una libreta de campo asentando:

El nombre de la obra.

El nmero y ubicacin del pozo a cielo abierto del que se obtuvo la muestra y, en sucaso, la elevacin media de su brocal, as como la profundidad total excavada o

perforada y la profundidad del nivel fretico cuando exista. Para la localizacin del sitiode muestreo, si es necesario, se elabora un croquis de localizacin.

La profundidad o nivel al que se obtuvo la muestra, as como la unidad y espesor desuelo a la que pertenece.

El nmero, tipo de la muestra y la fecha en que se tom.

La clasificacin de campo segn lo indicado en el Manual M-MMP-1-02, Clasificacinde Fragmentos de Roca y Suelos, y su descripcin, incluyendo compacidad, tamao,distribucin y forma de las partculas en suelos gruesos, as como el tipo decementante si existe. La plasticidad, contenido de agua natural y color, tratndose desuelos finos.

F.2.- ENVASEF.2.1. Muestras cbicas inalteradas

Una vez extradas y protegidas las muestras cbicas inalteradas, se empacan en los cajones demadera. Durante el empaque se tendrn las siguientes precauciones:

Que los cajones estn limpios;

Que las muestras no se contaminen con polvo o cualquier otra sustancia antes de serprotegidas.

Que las muestras se apoyen dentro de los cajones con la cara opuesta a la quecontiene la etiqueta, manteniendo la misma posicin que tena la muestra en el sitiode donde se obtuvo.

Que el fondo de los cajones y los espacios libres entre sus paredes y las muestras se

rellenen con aserrn, papel, paja o con otro material que amortige las vibraciones ogolpes que pudieran ocurrir durante el transporte, a fin de evitar que las muestrassean daadas, y

Que los cajones queden perfectamente tapados y que la tapa quede identificada.

F.2.2.- Muestras representativasF.2.2.1.- Las muestras representativas se envasan en recipientes de capacidadsuficiente, que podrn ser bolsas de plstico resistentes u otros recipientes quepuedan cerrarse hermticamente para evitar la evaporacin del agua. Durante elenvase se han de tener las siguientes precauciones:

Que las bolsas o recipientes estn limpios y secos antes de colocar la muestra;

Que las muestras no se contaminen con polvo o cualquier otra sustancia; Que las bolsas o recipientes queden cerrados hermticamente, con objeto de evitar

prdidas o alteracin de su contenido.F.2.2.2.-Cuando se obtengan varias muestras representativas y se envasen en bolsasde plstico, stas se empacan en una bolsa de lona ahulada limpia que se cierra paraevitar prdidas o alteracin de su contenido.F.2.2.3.-En el caso de usar frascos de vidrio, para evitar que se rompan, se empacanen cajas de madera, rellenando el fondo y los espacios libres con aserrn, papel, paja ocon otro material que amortige las vibraciones o golpes que pudieran ocurrir duranteel transporte.F.2.3.- Muestras integrales

Las muestras se envasan como se indica en la fig. 7, en las bolsas de lona ahulada.Durante el envase se tendrn las siguientes precauciones:

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Que las bolsas estn limpias y secas.

Que las muestras no se contaminen con polvo u otras materias extraas.

Que las bolsas queden perfectamente cerradas, con objeto de evitar prdidas oalteracin de su contenido.

F.3.- TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE LAS MUESTRASF.3.1.- Para transportar las muestras del sitio de su obtencin al laboratorio, se

acomidan en el vehculo los cajones con su tapa hacia arriba. Las bolsas y los recipientes se

acomodan de tal modo que se evite su perforacin o rotura, as como su desplazamientodentro del vehculo. En el caso de muestras inalteradas, tambin debern evitarse golpes ovibraciones durante la carga, descarga y manejo.

F.3.2.-Una vez que se reciben en el laboratorio, las muestras se registran asignndolesun nmero de identificacin y se almacenan en una bodega techada, cerrada, limpia y secao en un cuarto hmedo cuando se trate de muestras inalteradas, colocndolas sobre unatarima a 15 cm del suelo como mnimo, que permita el paso del aire y acomodndolasordenamente de forma tal que no se confundan y no puedan sufrir cadas o alteraciones.Las muestras cbicas inalteradas se colocan con la etiqueta hacia arriba, manteniendo lamisma posicin que tenan en el sitio de donde se obtuvieron.

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2.4. Pruebas de LaboratorioPara conocer las caractersticas de los materiales susceptibles de utilizarse en pavimentos yterraceras, se hacen pruebas que consisten en realizar mediciones de diferentes clases aespecmenes elaborados, siguiendo procedimientos estandarizados.

En la Unidad I conocimos las pruebas de Clasificacin que habrn de realizarse para estimar suuso en la estructura vial.

Recordemos que las pruebas que se realizan a los materiales de construccin se dividen en:

Pruebas de Clasificacin,

Pruebas de Control y

Pruebas de Proyecto

Las pruebas de clasificacin son aquellas que permiten identificar a los materiales y decidir sipueden o no utilizarse en alguna de las capas estructurales.

Las pruebas de control permiten verificar si la obra cumple con los requisitos de proyecto.

Las pruebas de proyecto son las que permiten realizar la estructuracin racional de la seccintransversal de una va terrestre.

A continuacin nos enfocaremos a estudiar las pruebas de laboratorio de acuerdo al Mtodosde Muestreo y Pruebas de Materiales (MMP).

En el MMP se presenta el manual donde se describen los procedimientos de las diferentespruebas de laboratorio de los materiales para Pavimentos y Terraceras.

Nos enfocaremos principalmente al caso de las muestras integrales descritas anteriormente.

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SECADO, DISGREGADO Y CUARTEO DE MUESTRAS INTEGRALES

En el manual M-MMP-1-03/03 del Libro Mtodos de Muestreo y Prueba de Materiales Parte1 Suelos y Materiales para Terraceras, Ttulo 03 Secado, Disgregado y Cuarteo deMuestras de la Normativa SCT, se describen los procedimientos para el secado, disgregado y

cuarteo de las muestras integrales de los materiales para terraceras.

B.- OBJETIVOEstos procedimientos permiten la preparacin de las muestras representativas de losmateriales para terraceras, mediante su secado, disgregado y cuarteo, con el propsito deobtener las porciones representativas para efectuar las pruebas de laboratorio necesarias.Debe recordarse que dicha representatividad puede perderse en algunos de los suelos,especialmente los finos estructurados, al secrseles en el laboratorio, por lo que en estos casosse evitar su secado.

D.- SECADO

El secado se realiza con el objeto de facilitar la disgregacin y manejo de las muestras, cuandosu contenido de agua es tal, que no se pueden disgregar fcilmente.

D.1.- EQUIPOEl equipo para el secado estar en condiciones de operacin, calibrado, limpio y completo entodas sus partes.

D.1.1.- Horno. Elctrico o de gas, provisto de termostato capaz de manteneruna temperatura de 105 5oC y con dimensiones mnimas de 50 x 80 x 30 cm.

D.1.2.- Cucharn. De 20 cm de largo, 11 cm de ancho y 10 cm de altura,formando un paraleleppedo rectangular con solo cuatro caras, cuya cara menor lleva acopladoun mango metlico de seccin circular de 13 cm de largo.

D.1.3.- Charolas. De lmina galvanizada, de forma rectangular de 40 x 70 x 10cm.

D.1.4.- Pala. De acero, de forma rectangular.

D.2.- PROCEDIMIENTOD.2.1.- Para realizar el secado de la muestra al aire o al sol a temperatura

ambiente, se extiende la muestra en las charolas o sobre una superficie sensiblementehorizontal, lisa y limpia, para que sea fcil recogerla, evitar la prdida de finos y sucontaminacin.

D.2.2.- Cuando se utilice un horno para el secado, la muestra se colocardentro de ste en las charolas y se mantendr a 60 5oC.

D.2.3.- En ambos casos, se revuelve peridicamente el material con elcucharn para lograr un secado ms rpido y uniforme, hasta reducir su contenido de agua aun grado tal que permita su fcil disgregacin.

E.- DISGREGADOEl disgregado se realiza con el objeto de separar las diferentes partculas aglomeradas queconstituyen la muestra. Esta operacin es relativamente fcil si se trata de materialesgranulares con pocos finos y pocos plsticos; la dificultad aumenta si la muestra contiene unacantidad apreciable de grava alterada que ha de ser disgregada, separando con el proceso laspartculas que la constituyen, hasta quedar parcial o totalmente reducidas a sus fracciones mspequeas. La disgregacin de la muestra se efectuar sin romper las partculas duras,llevndose a un grado tal que permita reproducir en lo posible las condiciones de utilizacindel material en el campo.

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E.1.- EQUIPOEl equipo para la disgregacin estar en condiciones de operacin, calibrado, limpio ycompleto en todas sus partes.

E.1.1.- Mazo de madera. Con masa aproximada de 1 kg, de forma prismticarectangular, con una altura de 15 cm y base de 9.5 cm por lado, cuyo mango estar situado en

la cara opuesta a la base y sta estar forrada con cuero, sujeto a los lados del mazo por mediode clavos y cinchos metlicos.E.1.2.- Charolas. De lmina galvanizada, de forma rectangular de 40 x 70 x 10

cm.E.1.3.- Balanza. Con capacidad de 120 kg y aproximacin de 10 g.E.1.4.- Juego de mallas de bronce o de acero inoxidable, tejido en forma de

cuadrcula, con abertura determinada conforme a lo indicado en la Tabla 1. El tejido estarsostenido mediante un bastidor circular metlico, de lmina de bronce o latn, de 206 2 mmde dimetro interior y 68 2 mm de altura, sujetando la malla rgida y firmemente medianteun sistema de engargolado de metales, a una distancia de 50 mm del borde superior delbastidor. Para cribar los materiales que no pasen la malla No. 4, tambin se podrn utilizar

mallas con marco de 400 mm o ms por lado, a fin de facilitar la operacin.

E.2.- PROCEDIMIENTO DE DISGREGADO

En la fig. 1 se muestra esquemticamente el proceso de disgregacin, que se efecta comosigue:

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E.2.1.- Una vez secada la muestra por alguno de los procedimientos previamenteindicados, se determina y registra su masa con una aproximacin de 10g.

E.2.2.- El material se criba por la malla No. 4 (4.75 mm) apartando la fraccin que pasaesta malla.

E.2.3.- El material retenido en la malla No. 4 (4.75 mm) se criba en la malla de 3 (75mm) y la fraccin retenida se coloca en charolas de lmina, donde se disgrega con el mazoaplicando golpes verticalmente desde una altura aproximada de 20 cm hasta obtenerpartculas que ya no sean disgregables, tal como se muestra en la fig. 2.

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El material disgregado se criba nuevamente por la malla de 3 (75 mm); se obtiene y registra la

masa de la fraccin retenida con aproximacin de 10 g y se calcula su porcentaje con relacin ala masa total de la muestra.

E.2.4.- El material disgregado y cribado que pasa la malla 3 (75 mm), se agrega al queinicialmente la pas y se criba por la malla 2 (50 mm), repitiendo el mismo procedimiento de

cribado, disgregado y clculo, descritos en el inciso anterior. Se repite la misma operacin conlas mallas 1 (25 mm), 3/8 (9.5 mm) y No. 4 (4.75 mm).

E.2.5.- Por ltimo, se reintegra la muestra con todas las porciones obtenidas en estasoperaciones para posteriormente proceder al mezclado y cuarteo de la misma. Cuando laspruebas por ejecutar lo requieran, el material que pasa la malla No. 4 (4.75 mm) se disgregara tamaos menores segn lo indicado en dichas pruebas.

F.- CUARTEOEl cuarteo se realiza con el objeto de obtener de una muestras, porciones representativas de

tamao adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieran.F.1.- EQUIPO

El equipo para el cuarteo estar en condiciones de operacin, calibrado, limpio y completo entodas sus partes.

F.1.1.- Balanza. Con capacidad de 120 kg y aproximacin de 10 g.F.1.2.- Pala. De acero, de forma rectangular.F.1.3.- Brocha. Con las dimensiones y cerdas adecuadas para distribuir el material fino

en cada operacin de cuarteo.F.1.4.- Lona Ahulada. Rectangular, de 150 cm por lado como mnimo.F.1.5.- Reglas. Con las dimensiones adecuadas al volumen por cuartear.F.1.6.- Charolas. De lmina galvanizada, con forma rectangular de 40 x 70 x 10 cm.

F.1.7.- Cucharones. Uno pequeo y otro de acero galvanizado de 20 cm de largo, 11cm de ancho y 10 cm de altura, formando un paraleleppedo rectangular con slo cuatro caras,cuya cara menor lleva acoplado un mango metlico de seccin circular de 13 cm de largo.

F.1.8.- Cuarteador de muestras. Con un nmero igual de aberturas de los ductosseparadores en ambas direcciones de vertido, pero no menos de 8 pata materiales gruesos o12 para materiales finos. Para materiales gruesos el ancho mnimo de las aberturas ser deaproximadamente 1.5 veces el tamao mximo de las partculas de la muestra, como semuestra en la fig. 3; para el caso en que la muestra seca completa pase la malla 3/8 (9.5 mm),

las aberturas sern de 12.5 a 20 mm de ancho. El cuarteador estar equipado con una tolvacon ancho igual o menor que las aberturas en general, longitud igual al cuarteador, as comocon dos charolas laterales para recibir el material.

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F.2.- PROCEDIMIENTO DE CUARTEOEl cuarteo se puede realizar mediante uno de los siguientes mtodos:

F.2.1.- Procedimiento manualF.2.1.1.- Se mezcla todo el material de la muestra disgregada hasta que presente un

aspecto homogneo, traspalendolo de un lugar a otro aproximadamente cuatro veces, sobreuna superficie sensiblemente horizontal, lisa y limpia, de preferencia cubierta con la lona.

F.2.1.2.- Si se utiliza una lona ahulada, el material se deposita sobre ella y se mezcla

levantando simultneamente dos vrtices opuestos de la lona, haciendo rodar la muestra sinque resbale y evitando que el material se salga de ella. Se repite la misma operacin con losotros dos vrtices y as sucesivamente, hasta lograr la mezcla homognea del material.

F.2.1.3.- Una vez homogenizada la muestra, se forma un cono, depositando con la palael material en el vrtice del mismo, para que se acomode por si solo y procurando a la vez quela distribucin se haga uniformemente, como se muestra en la fig. 4.

F.2.1.4.- Se forma un cono truncado, encajando la pala en el vrtice del cono original yhacindola girar alrededor de su eje con el fin de ir desalojando el material hacia la periferia,hasta dejarlo con una altura de 15 a 20 cm, como se muestra en la fig. 5.

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F.2.1.5.- Enseguida, el cono truncado se separa en cuadrantes sensiblemente iguales,con la ayuda de una regla de dimensiones adecuadas al volumen de la muestra, como seobserva en la fig. 6.

F.2.1.6.- Sobre una charola se junta el material de dos cuadrantes opuestos, como semuestra en la fig. 7.

En caso de ser necesario, se repite el procedimiento indicado las veces necesarias para obtener

la porcin del tamao requerido para la prueba de que se trate.

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Se tendr cuidado de distribuir y de no perder el material fino en cada operacin de cuarteo,para lo cual se contar con la ayuda de una brocha.

F.2.2.- Procedimiento mediante un cuarteador de muestrasF.2.2.1.- El cuarteador de muestras se utiliza generalmente para muestras menores de

100 kg; en caso de muestras de mayor tamao, stas se reducirn previamente al tamaomencionado mediante el procedimiento de cuarteo ya descrito.F.2.2.2.- Se mezcla cuidadosamente la muestra que se va a dividir y se extiende

uniformemente sobre una charola.F.2.2.3.- Se vierte la muestra sobre el cuarteador, procurando que pasen cantidades

similares a travs de cada uno de los ductos, quedando en esta forma la muestra dividida endos porciones que se depositan a la salida de los dos grupos de ductos en las charolas lateralesdel cuarteador, lo cual constituye la primera particin, como se muestra en la fig. 8. Si lacantidad del material as obtenida es mayor que la requerida, se repite este procedimiento conuna de las porciones, tantas veces como sea necesario para reducir su tamao.

F.2.3.- Procedimiento para muestras pequeasEste procedimiento slo es aplicable a muestras de materiales finos hmedos, de la siguienteforma:

F.2.3.1.- En una superficie limpia, donde no haya prdida de material ni se adicionessustancias contaminantes, a la muestra seca y disgregada de material fino, se le aade aguasuficiente para humedecerla correctamente.

F.2.3.2.- El material se mezcla completamente con el agua hasta que presente unaapariencia homognea.

F.2.3.3.- Con el cucharn pequeo se forma un cono con el material, tomndolo de laperiferia y vertindolo sobre la cspide; se aplana el cono a un espesor y dimetro uniforme,presionando la parte superior con el cucharn.

F.2.3.4.- El cono aplanado se separa en cuadrantes sensiblemente iguales, con la ayudade una regla.

F.2.3.5.- Sobre una charola se junta el material de dos cuadrantes opuestos y, en caso

de ser necesario, se repite el procedimiento las veces necesarias para obtener la porcin deltamao requerido para la prueba de que se trate.

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G.- PRECAUCIONES PARA EVITAR ERRORESPara obtener porciones representativas de las muestras mediante secado, disgregado ycuarteo, se observarn las siguientes precauciones:

G.1.- Que el secado, disgregado y cuarteo de las muestras se realice en un lugar bienventilado, limpio, libre de corrientes de aire y de partculas o substancias que contaminen lasmuestras.

G.2.- Que todo el equipo est perfectamente limpio y funcional, para que la muestrano se mezcle con otros materiales. Especialmente las mallas estarn limpias con los hilosdistribuidos de manera que presenten aberturas uniformes y no estn daados ni rotos.

G.3.- Que el secado de las muestras en horno se efecte dentro de los rangos detemperatura indicados, ya que de lo contrario podran alterarse ciertas caractersticas delmaterial, como su plasticidad y su contenido de materia orgnica, entre otras.

G.4.- Que se evite el secado total de las muestras si se trata de materiales conporcentajes elevados de finos plsticos, debido a que esto da lugar a la formacin de grumos

difciles de disgregar y altera las caractersticas del material.

Hemos conocido como preparar las muestras para realizar los ensayes de laboratoriosnecesarios para la Clasificacin, Control y Proyecto.

En esta Unidad 2 se contempla realizar las siguientes pruebas:

2.4.1.- Compactacin Porter

2.4.2.- Expansin

2.4.3.- Valor Relativo Soporte

2.4.4. Pesos volumtricos

2.4.5. Valor Cementante

2.4.6. Equivalente de Arena

Sin embargo, para sincronizarnos con las disposiciones establecidas en la Normativa SCT,realizaremos las pruebas de Compactacin ASSHTO Estndar y Modificada en vez de laCompactacin Porter. Y la prueba de Valor Cementante ya no se contempla en la NormativaSCT.

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