23-7-2016
ENSAYO DE DENSIDAD IN SITU
Universidad Politécnica Salesiana CUARTO NIVEL
INTRODUCCIÓN Para el ensayo de densidad IN SITU o densidad de campo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio, con los datos obtenidos en el laboratorio por el método del Cono y Arena o el Método del Densímetro Nuclear, que permite obtener la densidad del terreno, y así verificar los resultados obtenidos en trabajo de compactación de suelos, y compararlos con las especificaciones técnicas en cuanto a la humedad, la densidad y el grado de compactación del suelo evaluado, y así poder determinar la calidad del suelo donde se vayan a ejecutar obras de construcción. Los métodos utilizados para la Densidad del Campo son; Método del Cono de Arena, que no es más que un frasco transparente que se lo llena con arena normalizada que puede ser arena de Ottawa o cuarzo y es aplicable para suelos que no contiene cantidades apreciables de rocas o de material grueso de tamaño superior a 38mm de diámetro. Y se basa en la relación hecha entre el Peso del Suelo Húmedo (sacado de una perforación hecha sobre la superficie del terreno y generalmente del espesor de la capa compactada) con el volumen de dicho agujero. Para luego proceder a calcular el peso unitario seco y compararlo con el método del Método del Densímetro Nuclear. Método del Densímetro Nuclear, además de ser muy práctico en su uso y al ser un método no destructivo se debe tener especial cuidado en su manipulación por ser una fuente de radiación. Al comparar los valores se obtiene un control en la compactación a través del grado de compactación el cual relación la densidad seca en campo y la densidad máxima en laboratorio
OBJETIVO Determinar la Densidad Seca y el contenido de Humedad de un suelo compactado en campo mediante el Método de Cono y Arena para relacionar la densidad de campo con la densidad seca máxima obtenida en laboratorio y luego verificar el Grado de Compactación que presenta el suelo en el campo con el Método de Densidad Nuclear.
ALCANCE En el presente ensayo se lo ha realizado con la finalidad de mostrar los datos obtenidos en la práctica de laboratorio de un suelo, para cálculo de la densidad IN SITU, el contenido de humedad y la densidad seca través del uso de las normas; Método de “Cono de Arena” (ASTM D1556-64): Método “Volumétrico” (ASTM D2216 y D2049): Método de “Densímetro Nuclear” (ASTM D 2922 Y D 3017): Cada método ha sido aprobada por la ASTM (American Society of Testing and Materials).
METODOLOGIA METODO DEL CONO DE ARENA
El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado hasta una profundidad aproximada de 15 cm y cuyo diámetro del hoyo de extracción de suelo es aproximadamente 4 pulgadas y relativo a la abertura de la placa base del cono metálico de ensayo; este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin perdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinándose la humedad de esa muestra nos permite obtener la densidad seca. Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base a una prueba de laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un control de la compactación, conocido como Grado de Compactación, que se define como la relacion en porcentaje, entre
la densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima correspondiente a la prueba de laboratorio.
METODO DE DENSIMETRO NUCLEAR
La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir. Como el número de electrones presente por unidad de volumen de suelo es proporcional a la densidad de éste, es posible correlacionar el número relativo de rayos gamma dispersos con el número de rayos detectados por unidad de tiempo, el cual es inversamente proporcional a la densidad húmeda del material. La lectura de la intensidad de la radiación, es convertida a medida de densidad húmeda por medio de una curva de calibración apropiada del equipo. Este método es útil como una técnica rápida, no destructiva siempre y cuando el material bajo ensayo sea homogéneo.
DATOS METODO DE DENSIDAD NUCLEAR Capa de
Subrazante
Localización
UPS
Abscisa
0+100
Situación
129
Profundidad de ensayo
in
2
Cuenta Húmeda
MC
251
Cuenta de Densidad
DC
4269
Densidad Húmeda
WD
Kg/m3
1693
DD
Kg/m3
1322
M
Kg/m3
371
%
28
Kg/m3
1450
%
91,17
Densidad Seca Humedad Porcentaje de Humedad
%M
Densidad Máxima Laboratorio Compactación de la capa
METODO DE CONO Y ARENA Profundidad
m
0,15
Peso Frasco y arena inicial, Ws
(g)
7070
Peso Frasco y arena restante, Wb
(g)
2278
Peso arena total usado, W1=Ws-Wb
(g)
4792
Constante del cono, W7
(g)
1774
Peso arena en el hueco, Ws=W1-W7
(g)
3018
(g/cm3)
1,56
(cm3)
1939,41
(g)
3370
Densidad Húmeda
(g/cm3)
1,74
Numero de cápsula
#
E
Peso de cápsula
(g)
89,4
Peso cápsula + suelo húmedo
(g)
354,83
Peso cápsula + suelo seco
(g)
303,89
Humedad del material
%
23,75
Densidad Seca
(g/cm3)
1,4
Densidad Máxima de Laboratorio
(g/cm3)
1,45
%
96,83
Situación
Peso unitario aparente arena Volumen del hueco, V Peso material extraído Húmedo, W5
Grado de Compactación
CALCULOS METODO DE CONO Y ARENA
Peso unitario aparente de la arena: Fórmula: =
Constante del cono = 1774g Volumen del cono = 1140cm =
Volumen del hueco: Fórmula:
1774 1140
= 1.556
3
ℎ =
ℎ
Peso de la arena en el hueco = 3018 Peso unitario aparente de la arena = 1,556 ℎ =
3018 1,556
= 1939,414 3
Densidad húmeda: Fórmula: ℎ =
ℎ ℎ
Peso húmedo del material extraído = 3370 Volumen del hueco = 1939,414 ℎ =
3370 1939,414
= 1,74
3
Humedad del material: Fórmula: ℎ =
ℎ −
∗ 100
Peso húmedo = 354,83 Peso seco = 303,89 Peso de la cápsula = 89,4
ℎ =
354,83 − 303,89 303,89 − 89,4
∗ 100 = 23,75%
Densidad seca: Fórmula: =
ℎ ℎ 1+ 100
Densidad Húmeda = 1,738 Humedad del Material = 23,749
=
1,738 = 1,404 23,749 3 1+ 100
Grado de compactación: Fórmula: ó =
á
∗ 100
Densidad Seca = 1,404 Densidad Seca Máxima = 1,45 ó =
1,404 1,45
∗ 100 = 96,83%
METODO DE DENSIMETRO NUCLEAR
Grado de compactación: Fórmula: ó =
á
∗ 100
Densidad Seca = 1322 Densidad Seca Máxima = 1450 ó =
1322 1450
∗ 100 = 91,17%
CONCLUSIÓN
En el ensayo de Cono de Arena la muestra de suelo tiene un grado de compactación de 96.83 % por lo que concluimos que el terreno está bien compactado y en el ensayo por el método de densímetro nuclear se obtuvo un valor de 91.17 %, y ya que en el método de Cono de Arena no hay valores de referencia aceptados, no es posible determinar una desviación.
En el método del Cono y Arena, la arena normalizada usada en este ensayo cumplió con los requisitos de ser limpia, uniforme y se determinó que tiene un peso unitario aparente de 1.56 [g/cm^3] ya que es una arena de Ottawa cuarzosa. La muestra del material compactado tomado para este ensayo de un hueco con un volumen de 1939,41[cm^3] y una profundidad de 0.15 [m] se determinó que tiene un contenido de humedad de 23.75% y una densidad seca es de 1.40 [g/cm^3] por el método de Cono de arena en tanto que por el método Nuclear en contenido de humedad es de 28 % y la densidad seca es de 1.322 [g/cm^3]
BIBLIOGRAFÍA
ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV -07/Normas/Norma%20INV%20E-161-07.pdf http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/den sidad_in_situ.pdf http://ingenieriareal.com/como-realizar-ensayo-densidad-en-el-sitio-con-el-conode-arena/
