NORMA ASTM D 5080-00 Método Estándar de Ensayo para Determinación Rápida del d el Porcentaje de Compactación Traducción: Oscar Correa Calle
MÉTODO ESTÁNDAR PARA LA DETERMINACIÓN RÁPIDA DEL PORCENTAJE DE COMPACTACIÓN. ASTM D 5080-00
1 Alc Alcance 1.1 Este método de ensayo describe el proced imiento para determinar r ápidamente el porce ntaje de compactaci ón y la variación del conten ido óptimo de humedad de un suelo in situ para uso en control de construcci ón de terrenos compactados (terraplenes). Estos valores se obtienen a partir de desarrollar una curva de compactación de tres puntos al mismo contenido de humedad del terrapl én sin conocer el valor de dicho contenido de humedad. El suelo usado para obtener la curva de compactaci ón es el mismo removido para el ensayo de densidad de campo. En adelante se hará referencia a este método de ensayo como el método rápido . 1.2 Este método de ensayo es normalmente aplic ado a suelos que contienen m ás del 15% de finos (menores que el tama ño del tamiz Nº 200). 1.3 Cuando el suelo que está siendo ensayado co ntiene part ículas del tamaño de las gravas, este método de ensayo se limita a comparar la de nsidad de la fracci ón del material del sitio que es menor que la malla N º 4 con la densidad del e nsayo de compactaci ón de laboratorio realizado sobre material menor que el tamiz N º4 (Método A de los Métodos de Ensayo D 698). Sujeto a las limitaciones de la Pr áctica D 4718, este
1
Profesor Asistente, Asesor de Interventoría método de ensayo también es aplicable a co mparaciones de otras fracciones de tama ños de tamices (por ejemplo ejemplo el M étodo C de los Mé todos de Ensayo D 698) o tambi én, a otras energías de compactación (por ejemplo, para el método de ensayo D 1557) si se determinan los nuevos valores de ajuste de la humedad (ver 6.1 y Apéndice X2). 1.4 Se consideran est ándar los valores expresados en el Sistema Internacional de Unidades SI. 1.4.1 El empleo de balanzas o escalas de registro en libras masa (lbm), o de registro de densidades en libras masa por pie c úbico (lbm/ft 3), no debe considerarse como una no conformidad en este método de ensayo. 1.5 Esta norma no pretende discutir todos los problemas de seguridad, pero si algunos asociados con su uso. Es responsabilidad de usuario de esta norma establecer la seguridad apropiada y la sana pr áctica, y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias, antes de usarla. Ver informaci ón sobre amenazas específicas en sección 9.
2 Documen Documentos tos de Refere Referencia ncia 2.1 Normas ASTM: D 65 653 D 698
D 1556
1
Este método de ensayo está bajo la responsabilidad del Comit é ASTM D18 sobre suelos y rocas y es respo nsabilidad directa del subcomité D18.08 sobre ensayos especiales y de control de construcci ón. La presente edici ón fue aprobada en marzo 10 de 2000. Publicada en abril de 2000. Originalmente fue publicada como D 5080 - 90 La edici ón anterior fue D 5080 - 93.
Proyecto Aeropuerto de Palestina
D 1557
2
Terminología
relacionada con suelos, rocas y fluidos contenidos2. Métodos de ensayo para relaciones humedad densidad de suelos y de mezclas suelo – agregado usando martillo de 5.5 lb (2.49 kg) y ca ída
de 12 in (305 mm) 2. (NT: equivale a norma 141). INVIAS E – 141). Método de ensayo de densidad del suelo en campo usando el m étodo del cono de arena 2. (NT: equivale a norma INVIAS E – 161). Métodos de ensayo de relaciones humedad densidad de suelos y de mezclas suelo – agregado usando martillo de 10 lb (4.54 kg) y ca ída de 18 in (457 mm) 2.
Libro Anual de normas ASTM, Vol 04.08.
1
D 2167 M étodo de ensayo de densidad y peso unitario de suelos en campo por el m étodo del balón de caucho 2. (NT: equivale a norma INVIAS E – 162). D 2216 M étodo para la determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) en suelo, roca y mezclas de suelo – agregado2. (NT: equivale a norma INVIAS E – 122). D 2922 M étodo de ensayo de densidad de suelo y de suelo - agregado en campo por m étodos nucleares (espesores poco profundos) 2. (NT: equivale a norma INVIAS E – 164). D 2937 M étodo de ensayo de densidad del suelo en campo por el método del cilindro penetrante 2. (NT: equivale a norma INVIAS E – 163). D 3740 Práctica de Requisitos mínimos para entidades encargadas del ensayo y/o inspecci ón de suelos y rocas usados en el dise ño y construcción en ingenier ía. D 4718 Práctica de corrección de peso unitario y del contenido de humedad para suelos que contienen sobre tamaños de partículas. E 11 Especificación de mallas de tamices para propósitos de ensayo. 3
3 Terminología 3.1 Definiciones – Todas las definiciones están en concordancia con la terminolog ía D 653, e xcepto las presentadas en 3.2. 3.2 Definici ón de Términos Específicos de esta Norma: 3.2.1 Agua adicionada, z – Cantidad de agua, e xpresada como un porcentaje, la cual es adicionada para humedecer el suelo antes de compactar un esp écimen por el método ráp ido. Si el contenido de humedad del suelo húmedo decrece, la cantidad de “agua adicionada” es un número negativo (por eje mplo, -2.0 %). 3.2.2 Valor de C – Relación expresada en porce ntaje, entre la densidad h úmeda de campo a la humedad del terreno, y la densidad h úmeda de un especímen compactado en laboratorio al contenido de humedad de campo. El valor de C es una comparación de la energía de compactación del equipo de compactación de campo respecto a la energ ía de compactación estándar de lab oratorio. 3.2.3 Curva de compactaci ón al contenido de h umedad de campo – Gráfico que muestra la relación entre la densidad húmeda al cont enido de humedad de campo (convertida a
3.2.4
3.2.5
3.2.6
3.2.7
3.2.8
3.2.9
densidad húmeda) y el porcentaje de “agua adicionada”. Densidad húmeda convertida, wetc – Densidad húmeda de un especímen compactado después de haber sido convertida (por c orrección para la cantidad de “agua adicion ada”) a la densidad húmeda correspondiente a al contenido de humedad de campo. Valor de D – Relación expresada en porce ntaje, entre la densidad h úmeda de campo a la humedad del terreno y la densidad h úmeda máxima de laboratorio determinada de una curva de compactaci ón desarrollada al cont enido de humedad de campo por el m étodo rápido. El valor D es el equivalente en el método rápido al porcentaje de compact ación. Contenido de humedad de campo, w f – Contenido de humedad de la fracci ón menor del tamiz N°4 del suelo in s itu. Densidad húmeda de campo, wetf – Densidad húmeda determinada mediante un ensayo de densidad in situ. Máxima densidad húmeda al contenido de humedad de campo, m – Densidad húmeda definida por el pico de la curva de compactación de laboratorio al contenido de humedad de campo. w f – wo – Expresión para la diferencia entre el contenido de humedad in situ y el contenido óptimo de humedad determinado por el método rápido.
4 Síntesis del Método 4.1 Se obtiene una muestra representativa del suelo y conjuntamente se lleva a cabo el m étodo de ensayo D 1556, D 2167, D 2922 o D 2937. Los especímenes de ensayo son compactados de acuerdo con el M étodo A de los Métodos de Ensayo D 698. Se compactan por lo menos 3 especímenes, el primero (en el sitio) al conten ido de humedad de campo y cada uno de los restantes a diferente contenido de humedad. Se asume que los tres puntos de compactaci ón definen una curva parab ólica y el punto pico de la curva es determinado matem áticamente. Se o btiene la relaci ón entre la densidad húmeda in situ al contenido de humedad de campo y la máxima densidad húmeda de laboratorio. Se calcula una aproximaci ón de la diferencia entre el contenido de humedad in situ y el contenido
óptimo de humedad. Después se determina el
3
Libro Anual de normas ASTM, Vol 04.01.
2
contenido de humedad real de campo por secado al horno (usualmente al d ía siguiente) se ca lInterventoría: Universidad Nacional de Colombia
culan las densidades secas, los pesos unitarios y el contenido óptimo de humedad.
5 Significado y Uso 5.1 El m étodo rápido fue desarrollado para evaluar rápidamente el porcentaje de compactación y la variación del contenido de humedad óptima de suelos usados en construcci ón sin conocer el valor del contenido de humedad de campo al momento del ensayo. 5.1.1 Los resultados del ensayo son determinados usualmente dentro de 1 a 2 horas del comienzo del mismo. 5.1.2 El valor del porcentaje de compactaci ón obtenido usando el método rápido será igual al porcentaje de compactaci ón calculado usa ndo los valores de la densidad seca. 5.1.3 El valor de la diferencia entre el contenido de humedad de campo y el contenido óptimo de humedad será aproximado, pero deberá estar dentro de ±0.1 y ±0.2 puntos porcentuales de la diferencia calculada una vez se conozca el contenido de humedad de campo. 5.2 Los resultados del ensayo deben ser usados para determinar si el material compactado se encuentra dentro de los valores de control de densidad y humedad especificados como un porcentaje de la densidad m áxima estándar y del contenido óptimo de humedad, tal como se d etermina en el M étodo A de los Métodos de E nsayo D 698. Se usa una curva de compactación de tres puntos en lugar de una curva de cuatro o cinco puntos requerida en los M étodos de E nsayo D 698. 5.3 Este método de ensayo se basa en asumir que una curva de compactaci ón de tres puntos es una parábola en la parte de la curva cercana al contenido óptimo de humedad, de tal forma que el pico de la curva puede ser determinado matemáticamente. . Esta suposición es la mayor d iferencia entre esta metodolog ía y la obtención de la densidad y el contenido de humedad m áximos mediante la curva de compactaci ón completa de cinco puntos. 5.4 Una vez determinado el contenido de humedad de campo por secado al horno, pueden calcularse los valores de la densidad seca, peso unitario seco y contenido óptimo de humedad (véase Nota 1). 5.5 Este método de ensayo también puede ser usado para fundaciones o áreas de préstamo de mat erial para comparar la densidad seca, el peso unitario y el contenido de humedad in situ con respecto a la máxima densidad seca, el peso Proyecto Aeropuerto de Palestina
unitario y el contenido óptimo de humedad de laboratorio. 5.6 Este método de ensayo tiene la ventaja de que el valor de densidad máxima puede ser obtenido sobre el mismo suelo excavado durante el ensayo de densidad de campo. NOTA 1 – Dado que no es necesario determinar inmediatamente el contenido de humedad del material del ensayo de densidad de campo o de los puntos de compactación de laboratorio, no son necesarias las determinaciones rápidas del contenido de humedad tales como microondas, calor directo, m étodos nucleares, etcétera. Sin e mbargo, si se desea, el porcentaje de compactaci ón y la variación del contenido óptimo de humedad pueden ser determinados usando valores de densidad seca basados en métodos de ensayo para determinación rápida del contenido de humedad. Aun as í se pueden usar los tres pu ntos de compactaci ón y se puede determinar matemátic amente la densidad m áxima. Sin embargo, los métodos rápidos para obtener el contenido de humedad pueden conducir a resultados que difieren de los valores aceptables de contenido de humedad secando al horno y alargan el tiempo de ejecuci ón de este método de ens ayo. NOTA 2 – La calidad de los resultados producidos por este método, dependen de la competencia del personal que los lleva a cabo, as í como del estado del equipo y de las instalaciones usadas. Las entidades que siguen la Práctica D 3740 son generalmente consideradas comp etentes para ensayo/muestreo/inspecci ón. Los usuarios de este método de ensayo advierten que cumplir con la Práctica D 3740 no asegura por si misma la confiabilidad del ensayo. Esta depende de muchos factores; la Pr áctica D 3740 suministra un medio para evaluar algunos de esos factores.
6 Interferencias 6.1 El ajuste de los valores de humedad fue determinado con base en el promedio de valores de densidad y contenidos óptimos de humedad de un gran número de muestras de suelo que co ntenían únicamente partículas menores que el tamiz N°4. El suelo que está siendo ensayado debe ser comparado con la informaci ón del apéndice X2. Para suelos que tienen propied ades significativamente diferentes, los valores de ajuste de humedad pueden no ser aplicables. Si este es el caso, se deben obtener nuevos valores de ajuste para el suelo espec ífico (véase el Apéndice X2). 6.2 Para muestras significativamente secas o h úmedas respecto a su contenido óptimo de humedad (+6%, -4%), los valores de w f - wo, son menos precisos.
3
7 Aparatos 7.1 Equipo para determinar la densidad de campo de acuerdo con el m étodo usado. 7.2 Equipo para preparación de especimenes co mpactados en laboratorio como los requeridos por el Método A de los Métodos de Ensayo D 698. 7.3 Cilindro graduado de 100 ml, con divisi ón de escala de 1 ml. 7.4 Mezclador con motor el éctrico de 3 velocidades con 1/3 hp de potencia, 60 ciclos y 115 voltios u otro mecanismo apropiado para mezclar el suelo con agua. 7.5 Ventilador el éctrico u otro mecanismo para s ecado. 7.6 Tamiz Nº 4 (abertura de 4.75 mm), de acuerdo con los requisitos de la especificaci ón E-11. 7.7 Equipo miscel áneo – Cepillo, cuchillo, rec ipiente de mezclado, cuchar ón, etcétera, para mezclar o recortar espec ímenes de suelo; balde con tapa u otro recipiente apropiado para almacenar la muestra de ensayo.
8 Reactivos y Materiales 8.1 El agua usada para humedecer el suelo antes de la compactación debe estar libre de ácidos, á lcalis y aceites, y debe ser apta para consumo humado.
9 Amenazas 9.1 Amenazas a la seguridad – Aunque este método no ofrece amenazas espec íficas a la seguridad, existen precauciones aplicables que se mencionan en los ensayos referenciados. 9.2 Amenazas técnicas – Los especímenes de ens ayo deben ser preparados y compactados tan r ápidamente como sea posible para minimizar las pérdidas de humedad. Si el ensayo no es llev ado a cabo inmediatamente, se debe almacenar la muestra en un recipiente impermeable para prevenir pérdidas de humedad. Se recomienda d eterminar la humedad antes y despu és del almacenamiento.
10 Calibraci ón y Estandarización 10.1 Verifique que el equipo usado en conjunto con este procedimiento est é actualmente calibrado de acuerdo con el procedimiento aplicado. Si la calibraci ón no está actualizada, lleve a cabo
4
la calibración antes procedimiento.
de usar el equipo para este
11 Procedimiento 11.1 El procedimiento para llevar a cabo este m étodo de ensayo está dividido en las siguientes 4 secciones: 11.1.1 Obtener la densidad in situ. 11.1.2 Compactar especímenes y obtener la curva de compactaci ón. 11.1.3 Determinar el punto máximo de la curva de compactación, el valor D y w f – wo. 11.1.4 Completar el ensayo para registrarlo. NOTA 3 – Dado que los cálculos son parte integral del procedimiento, estos se incluyen en la secci ón del procedimiento.
OBTENER LA DENSIDAD DE CAMPO 11.2 Ejecutar el ensayo para determinar la densidad húmeda en campo, de acuerdo con el método de ensayo D 1556, D 2167, D 2922 o D 2937. Si el suelo que está siendo ensayado contiene gravas, determine la densidad h úmeda en campo de la fracción del suelo de tamaño menor que el tamiz Nº4 (4.75 mm), de acuerdo con el procedimiento D 4718. 11.3 Usar el suelo excavado durante el ensayo de densidad de campo como material para determinar la curva de compactaci ón. Aunque para este ensayo se requiere una muestra m ínima de suelo de 7 kg de material cuyo tama ño sea menor que el tamiz N º4 (4.75 mm), se recomienda una muestra de al menos 12 kg. La cantidad de muestra real depender á del porcentaje de partí culas presentes mayores que el tamiz N º 4, y si el suelo está muy húmedo o muy seco respecto al contenido óptimo de h umedad. 11.3.1 Si la densidad de campo se determina mediante el M étodo de Ensayo D 2922 (mét odo nuclear), debe obtenerse una muestra representativa del material que est á siendo ensayado. 11.3.2 Si no se obtiene suficiente material de la excavación para en ensayo de densidad de campo, se debe obtener suelo adicional alrededor de la excavaci ón. El material obt enido debe ser representativo del material ensayado en la prueba de densidad. 11.3.2.1 Si el ensayo de densidad de campo est á r epresentando la profundidad total de la capa compactada, obtener cualquier material
Interventoría: Universidad Nacional de Colombia
adicional únicamente de la capa compact ada que está siendo ensayada. 11.3.2.2 Si la excavación para el ensayo de densidad de campo ha quedado contaminada con arena o ha sido humedecida (como en los métodos del cono de arena y de sustitución por agua), el material adicional debe ser obtenido por excavaci ón del suelo no afectado tan pr óximo como sea posible a la excavación original. 11.4 Pasar el suelo obtenido en el ensayo de densidad de campo a trav és del tamiz Nº 4 (4.75 mm). 11.5 Mezclar completamente el material que pasa el tamiz Nº 4 y asegurar una distribución homogé nea de la humedad del suelo. 11.6 Determinar el contenido de humedad de un especímen representativo, de acuerdo con el mé todo D 2216. 11.7 Guardar el material pasante del tamiz N º 4 en un recipiente impermeable para prevenir p érdida de humedad.
COMPACTAR ESPECÍMENES Y OBTENER LA CURVA DE COMPACTACIÓN 11.8 Compactar un espec ímen de material pasante del tamiz N º 4 al contenido de humedad de campo de acuerdo con el Método A de los Mé todos de Ensayo D 698 y calcular la densidad húmeda del especímen. 11.8.1 Se hace referencia a la densidad h úmeda del primer punto de compactaci ón como la densidad húmeda para el primer especímen o wetfirst. 11.9 Calcular del valor de C en este punto. El valor de C se calcula antes de proseguir puesto que, si este es menor que el valor de D (porcentaje de compactación) requerido POR las especific aciones, la densidad de campo no cumple con ellas. El valor D obtenido por el m étodo rápido de ensayo es siempre menor o igual al valor de C. 11.9.1 Calcular y registrar el valor de C en porcentaje de la siguiente manera:
C
wet
f
100
(1)
wet
first
Donde: C Comparación de la energía de compact ación de campo respecto a la energía de compactación estándar de lab oratorio, %. Densidad húmeda del ensayo de densidad wetf de campo, Mg/m3 (lb/ft 3).
Proyecto Aeropuerto de Palestina
wetfirst
Densidad húmeda Mg/m3 (lb/ft 3).
del primer especímen,
11.10 Preparar un segundo espec ímen para co mpactación adicionando un 2% de agua. A este se hace referencia como el segundo especímen. NOTA 4 – Siempre se escribe este método de ensayo ad icionando un 2% de agua. Cuando la densidad de campo es extremadamente h úmeda respecto al contenido optimo de humedad, el segundo espec ímen debe ser secado y el ensayo debe seguir los principios discutidos para este método de ensayo.
11.10.1 Colocar 2.5 kg de suelo de la muestra original dentro del recipiente de mezclado. 11.10.2 Mida exactamente 50 ml de agua. Esta cantidad de agua incrementará el contenido de humedad del suelo en aproximadamente el 2%. Esto se denomina como una adici ón del 2% de agua (+2.0). Aunque puede ser usado cualquier incremento de agua mayor del 1%, el procedimiento est á escrito para un incremento del 2%. 11.10.3 Mezclar completamente el suelo mientras se salpica o rocía el agua, para garantizar una distribución homogénea de la humedad a través de él. La mezcla debe realizarse tan rápido como sea posible para prevenir la perdida de humedad. Cubra el recipiente con una bolsa plástica, toallas húmedas o cualquier otro cobertor. 11.10.4 Compactar el espec ímen y calcular la de nsidad húmeda del mismo de acuerdo con los Métodos de Ensayo D 698. 11.10.5 Calcular y registrar la densidad h úmeda convertida (densidad al contenido de humedad de campo) del especímen, como sigue: wet
c
wet
1
z 100
(2)
Donde: wetc Densidad húmeda de compactación del e specímen convertida, Mg/m 3 (lb/ft 3). Densidad húmeda de compactación del e swet pecímen, Mg/m3 (lb/ft 3). z Cantidad de “agua adicionada ” al suelo antes de compactar el espec ímen, %. 100 Constante para convertir a decimal (NT: tanto por uno).
5
11.11 Prepare un tercer espec ímen para compact ación. El agua deberá ser adicionada o su straída. 11.11.1 Compare las densidades húmedas de los dos primeros espec ímenes compactados, antes de poder compactar el tercero. Si la densidad húmeda convertida del segundo especímen es mayor o igual que la dens idad húmeda del primer especímen, seguir en 11.11.2. Si la densidad húmeda conve rtida del segundo especímen es menor que la densidad húmeda del primer especímen, seguir en 11.11.4. 11.11.1.1 Si la densidad h úmeda convertida del segundo especímen es menor que la densidad húmeda del primer especímen y la diferencia est á dentro de 0.05 Mg/m3 (3 lb/ft3), se puede eliminar el requisito de secado del suelo (11.11.4) (véase anexo A1). El procedimiento a lterno se conoce como el método del 1%. 11.11.2 Preparar un tercer espec ímen adicionando agua. 11.11.2.1 Colocar 2.50 kg de suelo de la muestra original dentro del recipiente de mezclado. 11.11.2.2 Mida 100 ml de agua. Esta cantidad incrementar á el contenido de humedad del suelo aproximadamente en un 4%. Esto se denomina como una adici ón del 4% de agua (+4.0). 11.11.2.3 Mezclar completamente el suelo mientras se salpica o roc ía el agua. La me zcla debe ser llevada a cabo tan r ápidamente como sea posible para prevenir pérdidas de humedad. 11.11.2.4 Compactar el espec ímen y calcular la densidad húmeda del mismo de acuerdo con el Método A de los Métodos de E nsayo D 698. 11.11.2.5 Calcular y registrar la densidad h úmeda convertida de acuerdo con 11.10.5. 11.11.2.6 Si la densidad h úmeda convertida del tercer espec ímen es menor o igual que la del segundo especímen, ir a 11.12. Si la densidad húmeda convertida del te rcer especímen es mayor que la del s egundo especímen, debe compactarse un especímen adicional de acuerdo con 11.11.3. 11.11.3 Prepare especímen(es) adicional(es) por adición de agua. 11.11.3.1 Repetir los pasos entre el 11.11.2.1 y 11.11.2.5 para incrementos de +6.0, +8.0, etcétera. Antes de compactar el
6
material con un 6% o mas de “agua adicionada” , el material debe ser vuelto a tamizar por la malla N º 4 (4.75 mm). Este tamizado rompe los grumos de suelo y ayuda en la distribuci ón homogénea de la humedad. 11.11.3.2 Repetir 11.11.3.1 hasta que la densidad húmeda convertida del especímen a ctual sea menor o igual que la densidad húmeda convertida del especímen ant erior. Seguir en 11.12. 11.11.4 Prepare un tercer espec ímen por sustra cción de agua. 11.11.4.1 Colocar 2.50 kg de suelo de la muestra original dentro del recipiente de mezclado. 11.11.4.2 Seque el suelo hasta que ocurra una pérdida de masa de 50 g, sin pérdida de suelo. Esto decrece el contenido de humedad del suelo en aproximadamente el 2%. Esto se denomina como menos 2% de “agua adicionada ” (-2.0). El suelo debe ser mezclado completamente después del secado. NOTA 5 – El
especímen de suelo puede ser secado r á-
pidamente (entre 5 y 10 minutos), usando un ventilador, un secador de pelo o cualquier otro mecanismo de soplado de aire seco a trav és del recipiente de secado del suelo, mientras se mezcla lentamente. En clima húmedo pueden requerirse otros métodos de secado rápido del suelo. Si se aplica calor, el suelo se debe dejar enfriar para estabilizar la temperatura antes de la compactación. La pérdida de humedad durante el enfriamiento debe ser considerada.
11.11.4.3
11.11.4.4
11.11.4.5
Compactar el espec ímen y calcular la densidad húmeda del mismo de acuerdo con el Método A de los Métodos de E nsayo D 698. Calcular y registrar la densidad h úmeda converti-da de acuerdo con 11.10.5. Cuando el suelo se va secando, la cantidad de “agua adicionada ”, z, usada para calcular la densidad h úmeda convertida, es un número negativo (esto es, z = 2.0%). Si la densidad h úmeda convertida del tercer espec ímen es menor o igual que la densidad húmeda del primer especí men, seguir en 11.12. Si la densidad húmeda convertida del tercer especímen es mayor que la densidad h úmeda del primer espec ímen, se debe compactar un especímen adicional de acuerdo con 11.11.5. Interventoría: Universidad Nacional de Colombia
11.11.5 Prepare especímen(es) adicional(es) por sustracción de agua. 11.11.5.1 Repita los pasos entre el 11.11.4.1 y 11.11.4.4 excepto la disminuci ón la cantidad de “agua adicionada ” para el 2% mas del esp écimen anterior (es d ecir, para -4.0%). Antes de compactar el material para el cual el 4% o mas de agua fue sustra ída, el material debe ser completamente mezclado y vuelto a tamizar a trav és de la malla Nº 4 (4.75 mm), si se requiere, para romper cualquier grumo de suelo y ayudar en la distribución homogénea de la hum edad. 11.11.5.2 Repetir 11.11.5.1 hasta que la densidad húmeda convertida del especímen a ctual sea menor o igual que la densidad húmeda convertida del especímen ant erior. Seguir en 11.12.
DETERMINE EL MÁXIMO PUNTO DE LA CURVA DE COMPACTACIÓN, EL VALOR D, Y w f – w 0 11.12 Nombre los puntos de los tres espec ímenes de compactación, punto A, B y C, en orden, comenzando con el espec ímen con menor cantidad de “agua adicionada ” (más seco). Si se compactaron más de tres muestras, sele ccione el espec ímen con la mayor densidad húmeda convertida y denomínela como punto B; seleccione el espec ímen que contiene el 2% menos de “agua adicionada ” que el punto B, y denomínelo como el punto A; seleccione el especímen que tiene el 2% más de “agua adicionada” que el punto B, y denomínelo como el punto C. Véase la Figura 1. NOTA 6 – Por simplicidad, todos los especímenes co mpactados serán referidos como convertidos (convertidos a densidad al contenido de humedad de campo) aunque el primer especímen de compactación fue compactado al contenido de humedad de campo y por lo tanto, no fue convertido. NOTA 7 – En aquellos pocos casos en donde la densidad del punto A y la densidad del punto B son iguales, entonces los puntos deben ser denominados A, C, B, en lugar de A, B, C. La nota 8 no será válida para este caso.
Figura 1: Determinaci ón compactaci ón.
de punto pico de la curva de
11.13 Asignar la siguiente anotaci ón a los de los tres puntos de compactación:
valores
xA = agua añadida al punto A, %
(3) xB = agua añadida al punto B, %. xC = agua añadida al punto C, %.
Estos valores pueden ser n úmeros negativos, vos o cero, por ejemplo, -2.0, +2.0, 0.0.
posit i-
yA = densidad convertida del punto A, Mg/m 3 (lb/ft3)
(4) yB = densidad convertida del punto B, Mg/m 3 (lb/ft3) yC = densidad convertida del punto C, Mg/m 3 (lb/ft3)
11.14 Calcular el valor x 1, como sigue:
x1 x B x A
(5)
11.15 Calcular el valor x 2, como sigue:
x2 xC x A
(6)
NOTA 8 – Si se usa un incremento del 2%, x 1 siempre será igual a 2.0 y x 2 igual a 4.0.
11.16 Calcular el valor y 1, como sigue:
y1 y B y A Proyecto Aeropuerto de Palestina
(7)
7
11.17 Calcular el valor y 2, como sigue:
real no se conoce en este momento). Por tanto, el 2% de “agua adicionada” es sólo una aproximación y debe h a(8)un ajuste a z m para obtener el valor de w f - w o. Los cerse valores para este ajuste tienen que ser calculados y después dibujados en la Figura 2 (véase 6.1).
y 2 yC y A 11.18 Calcular el valor x m, como sigue:
x2 x1 y1 x 1 1 xm x1 2 y1 y 2 x x 1 2
(9)
11.19 Calcular el valor z m, como sigue:
z m x A xm
(10)
11.20 Calcular el valor y m, como sigue:
xm y1 ym x1 x1 2 xm 2
(11)
11.21 Calcular la máxima densidad húmeda al contenido de humedad de campo, como sigue: m y A y m
Donde: m Máxima densidad húmeda al contenido humedad de campo, Mg/m3 (lb/ft3).
(12)
de
11.22 Calcular el valor w f – wo, como sigue:
w f wo z m MA
(13) Figura 2: Valores de ajuste de la humedad.
Donde: w f - wo Diferencia en contenido de humedad entre la humedad de campo y la humedad óptima, %, MA Ajuste de humedad, %. Obtenga MA de la Figura 2, dibujando ñm y z m y seleccionando la l ínea curva que más se ajusta al punto dibujado. El número correspondiente a esta línea es MA, por ejemplo, -0.2. NOTA 9 – Un valor negativo de w f - wo indica que el suelo in situ est á más seco que la humedad óptima de compactaci ón, un valor positivo indica que el suelo in situ está más húmedo que el contenido de humedad ó ptima. NOTA 10 – El ajuste de humedad es necesario debido a que cuando el agua es adicionada al suelo antes de la compactaci ón del especímen, el porcentaje de “agua adicionada” se calcula con base en la masa de suelo húmedo, en lugar de masa de suelo seco (el contenido de humedad
8
11.23 Calcular y registrar el valor D en porcentaje, como sigue:
D
wet
f
100
(14)
m
Donde: D Porcentaje de compactaci ón equivalente para el método rápido; comparación entre la densidad húmeda in situ y la densidad húmeda máxima de laboratorio a la hum edad de campo, %. Densidad húmeda del ensayo de densidad wetf de campo, Mg/m3 (lb/ft3) (desde 11.2 hasta 11.7). Densidad húmeda máxima al contenido de m humedad de campo, Mg/m3 (lb/ft3) (desde 11.12 hasta 11.23). 100 Constante para convertir a porcentaje.
Interventoría: Universidad Nacional de Colombia
COMPLETE EL ENSAYO PARA REGISTRALO 11.24 Los siguientes c álculos deben realizarse de spués de obtener el contenido de humedad de campo. 11.24.1 Calcular la densidad seca para el ensayo de densidad de campo, la densidad máxima de laboratorio y el primer espec ímen co mpactado, como sigue: d
wet
1
Donde: d wet
w f
w
f
100
Densidad seca, Mg/m3 (lb/ft3). Densidad húmeda de compactación del e specímen, Mg/m3 (lb/ft3). Contenido de humedad de campo,%.
NOTA 11 – Los valores de D y C basados en la densidad seca después de la determinación del contenido de humedad de campo pueden diferir ( ±0.1 punto porcentual) de los valores de D y C reportados con base en la humedad de campo el día del ensayo. Esta diferencia se debe a la forma de redondeo de los n úmeros. Los valores de D y C reportados el d ía del ensayo son la base de aceptación o rechazo aunque los valores de reportes generados por el computador pueden ser ligeramente diferentes.
11.24.2 Calcular el peso unitario seco para el ensayo de densidad de campo, para el peso unitario máximo de laboratorio y para el primer espec ímen compactado, como s igue: d 9.807 d
Donde: Peso unitario seco, kN/m 3. Densidad seca, Mg/m3. d 9.807Factor de conversi ón de Mg/m3 a kN/m3.
d
11.24.3 Calcular el contenido como sigue:
óptimo de humedad,
wo w f 1 w f 100 z m Donde:
w0 w f zm
Contenido de humedad óptima, %. Contenido de humedad de campo, %. Del artículo 11.19, %.
Proyecto Aeropuerto de Palestina
12 Informe 12.1 Reportar la siguiente informaci ón: 12.1.1 Localización del ensayo, altitud y número de identificaci ón 12.1.2 Método para determinar la densidad de campo. 12.1.3 Volumen del hueco en el ensayo. 12.1.4 Densidad húmeda de campo de la muestra total, de la fracci ón menor que el tamiz Nº 4 o de ambas. 12.1.5 (15) Densidad seca de campo de la muestra total, de la fracci ón menor que el tamiz Nº 4 o de ambas. 12.1.6 Peso unitario seco de campo de la muestra total, de la fracci ón menor que el tamiz Nº 4 o de ambas. 12.1.7 Contenido de humedad(es) de campo de la muestra total, de la fracci ón menor que el tamiz Nº 4 o de ambas, así como el método de ensayo usado. 12.1.8 Densidad seca y peso unitario seco máximos, y el contenido de humedad óptimo. 12.1.9 Valor D, valor C y w f – wo. 12.1.10 Descripción del aparato de ensayo. 12.1.11 Comentarios sobre el ensayo y su aplicación 12.1.12 Descripción visual del material.
13 Precisión y Sesgo 13.1 Precisión: No se presentan datos sobre la pr ecisión del ensayo dada la naturaleza misma de los materiales de suelo y roca probados mediante este método. No es posible ni tampoco (16)económico tener 10 o más laboratorios partic ipando en un programa de ensayos de campo en un sitio dado. Además, no es factible conseguir múltiples sitios de ensayo que tengan propi edades uniformes. Cualquier variaci ón observada en los datos se debe probablemente tanto a variaciones del espec ímen como a variaciones del operador del laboratorio de ensayos. 13.1.1 El subcomité D18.08 está reuniendo todos los datos de los usuarios de este m étodo de ensayo que puedan ser usados para definir (17) el límite de la precisión. 13.2 Sesgo: No existe un valor de referencia aceptado para est é método de ensayo, por tanto, el sesgo no puede ser determinado.
9
14 Palabras Clave 14.1 Control de compactaci ón; densidad; densidad de campo; ensayo de campo; contenido de humedad; control de humedad; humedad - densidad; control rápido de compactación; peso unitario.
A.1.2.1.3
A.1.2.1.4 anexo a1. INFORMACION OBLIGATORIA METODO 1% PARA DETERMINAR EL PUNTO MAXIMO EN LA CURVA DE COMPACTACION
A.1.1
Alcance
A.1.1.1 Este Anexo describe un procedimiento alterno para la preparaci ón del tercer esp ecímen de compactación y para la determ inación del punto máximo de la curva de compactación al contenido de humedad de campo. A.1.1.2 Este procedimiento elimina la necesidad de secar los suelos cuando el contenido de humedad de campo esta cerca del contenido óptimo de humedad. A.1.1.3 Este procedimiento solo puede ser usado cuando el segundo especímen de compa ctación tiene una densidad húmeda conve rtida menor que la densidad h úmeda del primer espec ímen de compactación y la d iferencia es 0.05 Mg/m3 (3 lb/pie3) o menor. NOTA A1.1 – Este método asume que las dos densidades húmedas quedan dibujadas cerca del punto pico de la p arábola.
A.1.2.1.5
A.1.3
1%. Esto se denomina como una adición del 1% de agua (+1.0). Mezclar completamente el suelo mientras se sal-pica o roc ía agua. La mezcla debe ser llevada a cabo tan r ápidamente como sea posible para pre-venir p érdidas de humedad. Compactar el espec ímen y calcular la densidad húmeda del mismo de acuerdo con el Método A de los Métodos de E nsayo D 698.D. Calcular y registrar la densidad h úmeda converti-da de acuerdo con 11.10.5.
Determine el punto máximo de la curva de compactación y w f - w o.
A.1.3.1 Nombre los valores de los tres espec ímenes de compactación como A, B y C, en orden de incremento del contenido de humedad, comenzando con el espec ímen compactado al contenido de humedad de campo. Siga los pasos entre el 11.13 y 11.22 para calcular el punto máximo de la curva de co mpactación y el valor de la diferencia w f – wo.
APÉNDICES
(Información no obligatoria) APÉNDICE X1. justificacion
X1.1 Historia de la Norma A.1.2
Procedimiento – Obtener curva de compactación
A.1.2.1 Preparar el tercer espécimen mediante la adición del 1% de agua, de la siguiente manera: A.1.2.1.1 Colocar 2.50 kg de suelo de la muestra original (véase 11.5) dentro del rec ipiente de mezclado. A.1.2.1.2 Mida 25 ml de agua. Esta cantidad de agua incrementar á el contenido de h umedad del suelo en aproximadamente el
10
X1.1.1 El m étodo rápido ha sido usado por el Bureau of Reclamation desde mediados de los años 50. Desde ese entonces también ha s ido usado por varias otras organizaciones. Este fue propuesto por primera vez en una norma ASTM en 19704.
4
Procedimiento especial para ensayo de suelos y rocas para propósitos de ingeniería, STP 479, ASTM, 1970.
Interventoría: Universidad Nacional de Colombia
X1.1.2 La teoría y el desarrollo del método rápido se presenta en la Monograf ía de Ingeniería Nº 26 5.
Figura X2.1: Densidad h úmeda
X1.2 Aplicabilidad
APÉNDICE X2. APLICABILIDAD DE LOS VALORES DE AJUSTE DE LA HUMEDAD
X1.2.1 El uso de este método para el control de la construcción debe ser acordado por todas las parte involucradas puesto que sus resultados pueden no reproducir exactamente los resultados de la curva de compactaci ón obtenida con los Métodos de Ensayo D 698. El empleo de tres puntos de compactación, la determinación matemática del p ico de la curva de compactación y la falta de suficiente tiempo de preparaci ón de muestras son factores que pueden afectar el valor de la máxima densidad obtenida. Sin embargo, los resultados son lo bastante similares que convenientemente pueden justificar el uso de este m étodo como una té cnica aceptable de control de construcción.
5
Disponible en el Bureau of Reclamation, P.O. Box 25007, Denver, CO 80225.
Proyecto Aeropuerto de Palestina
vs. contenido óptimo de
humedad.
X2.1 Durante el procedimiento se agrega agua para humedecer el suelo. El porcentaje de
agua adicionada ” está basado en la masa húmeda del suelo puesto que no se conoce el “
contenido real de agua. Se puede hacer un ajuste para obtener una aproximaci ón más precisa del valor de w f – wo usando la Figura 2, como se discutió en 11.22. X2.2 Los valores de ajuste de la humedad est án basados en la mejor curva de ajuste de m ás de 1300 puntos de densidad h úmeda al co ntenido óptimo de humedad versus el conten ido óptimo de humedad, como se muestra en la Figura X2.1. X2.3 Las propiedades del suelo que est á siendo probado deben ser confrontadas con la Figura X2.1 para ver si los valores del suelo est án entre ±2 desviaciones estándar. Para datos dentro de estos l ímites, los valores de w f – wo determinados por el m étodo rápido deben estar entre ±0.1 y ±0.2 puntos porcentuales de la diferencia entre el contenido de humedad in situ y el contenido óptimo de humedad, cuando estos dos valores se obtienen por secado al horno. X2.4 Si los suelos caen por fuera del l ímite ace ptable, deben desarrollarse valores especiales de ajuste de la humedad para ese suelo. En el Apéndice B del la Monografía de Ingeniería Nº 26 pueden encontrase indicaciones al re specto. X2.5 Los datos empleados para desarrollar la Figura X2.1 y la Figura 2 salen del ensayo de compactación del “Bureau of Reclamation ”, el cual emplea un molde de 1/20 pie 3, 3 capas, 25 golpes por capa de un martillo de 5.5 lb que cae desde una altura de 18 pulgadas. Únicamente se compactan suelos con partí -
11
culas menores que el tamiz N º 4. La energía de compactaci ón es de 12375 pie – libra/pie3, la cual es comparable con la correspondiente al Método A de los Métodos de Ensayo D 698. Pede ser necesario el desarrollo independiente de valores de ajuste de la humedad para suelos que tengan muy alta y muy baja gravedad específica o que sean compactados con energías de compactación diferentes.
mité ASTM de Normas Estándar, en la dirección mostrada abajo. La ASTM tiene los derechos de propiedad intelectual de esta norma, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United Status. Reimpresiones individuales (una o múltiples copias) de esta norma pueden ser obtenidas mediante contacto con ASTM en la dirección mencionada arriba o en el teléfono 610-832-9585, el fax 610-832-9555, o en el correo electrónico
[email protected], o a través de la página web www.astm.org.
SÍNTESIS DE CAMBIOS De acuerdo con la política del Comité D 18, está sección identifica la ubicación de los cambios de esta norma desde la última edición (1993) que puede impactar el uso de esta norma. (1) Sección 2 – Adiciona la Práctica D 3740 a la lista de los documentos de referencia. (2) Sección 5 – Adiciona nueva nota sobre el uso de la Práctica D 3740. (3) Se revisa la numeración de las notas existentes. (4) Sección 13 – Revisa la declaración de Prec isión y Sesgo conforme a la política D 18. (5) Se adiciona la síntesis de cambios. _________________________________________ ________ La Sociedad Americana de Ensayos y Materiales – ASTM no toma posición respecto a la validez de cualquiera derechos de patente mencionados dentro de algún artículo de esta norma. Los usuarios de esta norma están expre samente advertidos que la determinación de la validez de cualesquiera derechos de patente y el riesgo de infringir tales derechos es completamente de su propia responsabilidad. Esta norma está sujeta a revisión en cualquier momento por parte del comité técnico responsable y debe ser revisada cada cinco años y si no lo fuere, se reaprueba o se retira. Se solicitan sus comentarios para revisar esta norma como para las normas adicionales y debe dirigirse a la oficina principal de la ASTM. Sus comentarios serán considerados cuidadosamente una reunión del Comité Técnico Responsable al cual Usted puede asistir. Si Usted siente que sus comentarios no han recibido la atención esperada, Usted puede darlo a conocer el Co-
12
Interventoría: Universidad Nacional de Colombia
