INTRODUCCIÓN:: Lo importante en la granulometría de un GRANULOMETRÍA DEL HORMIGÓN. INTRODUCCIÓN GRANULOMETRÍA agregado es que ha de tener las mezclas de las dierentes racciones de agregado grueso ! arena "agregados totales#$ La Norma IR%& '()* tam+i,n indica las granulometrías que de+en tener las mezclas totales para los dierentes tama-os m./imos de piedra$
La importancia de la granulometría de los agregados radica0 !a que de estos depender. las propiedades de los dierentes tipos de concretos 0ma!or esta+ilidad 1olum,trica 0resistencia 0! por esto con1iene que los agregados ocupen la ma!or masa del hormig2n0 compati+le con la tra+a3a+ilidad$ 4ara la construcci2n de 1ías terrestres0 la norma %5T& D667 enlista los trece n8meros de tama-o de la %5T& C990 m.s otros seis n8meros de tama-o para agregado grueso$ La arena o agregado no solo tiene un rango de tama-os de partícula$ =ino ! %gregado >rueso$ La granulometría MARCO TEÓRICO: ;ormig2n$< mezcla natural de %gregado =ino del hormig2n consiste en la distri+uci2n del tama-o de sus partículas $? esta se determina haciendo pasar una muestra representati1a representati1a de hormig2n por una serie de tamices ordenados0 de ma!or a menor$ menor$ Cada uno de estos pesos retenidos se e/presa como porcenta3e "retenido# del peso total de la muestra$ @l porcenta3e acumulado que pasa0 que ser. simplemente la dierencia entre 'AA ! el porcenta3e retenido retenido acumulado$ =2rmula B pasa 'AA B Retenido Retenido %cumulado$ Los resultados de un an.lisis an.lisis granulom,trico tam+i,n se pueden representar representar gr.camente lo cual a este graco se llama c ur1a granulom,trica$ @stas gr.cas se representan representan por medio de dos e3es perpendiculares entre sí0 horizontal ! 1ertical0 en donde las ordenadas representan representan el porcenta3e que pasa ! en el e3e de las a+scisas la a+ertura del tamiz cu!a escala puede ser aritm,tica0 logarítmica o en algunos casos mi/tos$ Las cur1as granulom,tricas permiten 1isualizar me3or la distri+uci2n de tama-os dentro de una masa de agregados0 permitiendo conocer adem.s que tan grueso o no es el hormig2n$ @n consecuencia ha! actores que se deri1an de un an.lisis granulom,trico como son: • •
Tama-o Tama-o m./imo: @s el menor tamiz por el que que se pasa toda la muestra$ Tama-o Tama-o m./imo nominal: @l tama-o m./imo nominal de un un agregado0 es el menor menor tama-o de la malla por el cual de+e pasar la ma!or parte del agregado0 la malla de tama-o m./imo nominal0 puede retener de EB a 'EB del agregado dependiendo del n8mero de tama-o$
OBJETIVOS: • •
Conocer ! aprender a realizar ensa!os de los agregados 0e interpretar los resultados$ Determinar el porcenta3e de paso de los dierentes tama-os del hormig2n0 ! con estos datos construir su respecti1a cur1a granulom,trica$
MATERIALES: •
•
Falanza: Una +alanza o +.scula con precisi2n dentro del A$'B de la carga de ensa!o en cualquier punto dentro del rango de uso0 graduada como m ínimo a A0AE Gg$ @l rango de uso de la +alanza es la dierencia entre las masas del molde lleno ! 1acío$ 5erie de Tamices: Tamices: 5on una serie de tazas esmaltadas a tra1,s de las cuales se hace pasar una muestra de agregado grueso0 su orden es de ma!or a menor$ menor$ @n su orden o rden se utilizar.n los siguientes tamices: tamiz 9HH0 )0 )HH0 'J0 'J0 KJ$ J 097J0 M 6 =ondo para el %gregado >rueso el tamiz M 60 M 70 M '(0 M 9A0 M EA0 M 'AA0 M )AA ! ondo para el %gregado =ino$ =ino$
PROCEDIMIENTO:
'$ )$
4rimero 4rimero se e/trae e/trae el hormig hormig2n 2n de las canteras canteras en este este caso se e/tra3 e/tra3o o de la cantera cantera La 1ictoriaP 1ictoriaP en 4atapo la cual se u+ica al este de la ciudad de Chicla!o$ @n el la+orator la+oratorio io se escoge escoge una muestra muestra repres representat entati1a i1a de toda la muestr muestra a o+tenida o+tenida de campo 0! esta se har. por medio de cuarteos que consiste en tratar hacer una circunerencia circunerencia ! se di1ide en cuatro partes ! este mismo proceso se realiza una 1ez ! otra 1ez hasta completar un pesoE$AA Qg$ de hormig2n$
9$
5e colocan colocan los tamices tamices de de ma!or a menor0 menor0 desde desde 9P a M)AA M)AA 0 ! el hormig hormig2n 2n se 1a echand echando o poco a poco tratando que las partículas mas peque-as pasen de los tamices superiores de+ido al
amontonamiento $ 6$
5e 1ierte 1ierte los E Gg$ Gg$ de hormig2n hormig2n en en los tamices tamices ! se procede procede a tamizar0 tamizar0 los mo1imi mo1imientos entos se se realizan en orma lateral ! dando unos peque-os golpes$
E$
Despu,s Despu,s que las las partículas partículas ha!an ha!an pasado pasado todos los los tamices tamices hasta que que !a no pasen pasen partículas partículas se halla: < @l tama-o m./imo es de ) P$ < @l tama-o m./imo nominal es el retenido por el tamiz )P ! cu!o peso es de '6(gr$ '6(gr$ ( Luego se pesa el resto del agregado que es retenido en el resto de las mallas ! se procede a anotar en la ta+la de an.lisis granulom,trico0 ! se hace la graca respecti1a$
CONCLUSIONES:
'$ )$
@l tama tama-o -o m./i m./imo mo es es de de ) P$ P$ @l tama-o tama-o m./imo m./imo nomin nominal al es es de de )P$ )P$
9$
Cuando Cuando se trate trate de ela+orar ela+orar muestras muestras para para ser ensa!ados ensa!ados en en el la+oratorio la+oratorio estas estas de+en de+en ser ser representati1as representati1as 0! de+emos de tra+a3ar con las normas " NT4 6AA $A9* # para que en +ase a estas tener un grado de seguridad$
6$
Los equipos equipos de+en de+en estar estar cali+rados cali+rados ! tener tener cuidado cuidado al momento momento de tra+a3ar tra+a3ar con las muestr muestras$ as$
repetir el ensa!o$ OBSERVACIONES: 5i diere en m.s del 'B se de+e repetir PORCENTAJE QUE PASA POR LA MALLA #200. INTRODUCCIÓN: @l n de esta pr.ctica es analizar el agregado no que pasa por la malla M)AA$ %l realizar este la+oratorio podemos decir cuanto satura+le es el agregado de la cantera analizadaza que de esta propiedad depender. depender. la cantidad que necesite para el dise-o de un mezcla $ @ste actor es importante para el dise-o de mezcla porque con ,l podemos determinar la cantidad de agregado requerido para un 1olumen de concreto$ c oncreto$
&%RCO T@ÓRICO: @l agregado no deri1a de la desintegraci2n natural o articial de las rocas$ Com8nmente son en arena natural o piedra triturada0 en su ma!oría0 partículas menores que Emm$ @l agregado triturado articial se produce triturando roca de cantera0 piedra +ola0 gui3arros0 o gra1a de gran tama-o$ @l agregado no de+e cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril 2ptimo$ Como son resistencia ! tipo de granulometría$ @l agregado no de+er. estar graduado dentro de los límites indicados en la NT4 6AA$A9*$ @s recomenda+le tener en cuenta lo siguiente: La granulometría seleccionada de+er. ser preerentemente preerentemente continua0 con 1alores retenidos en las mallas N60 N70 N'(0 N9A0 NEA ! N'AA de la serie de T!ler T!ler$$ @l agregado no de+er. retener m.s del 6EB en dos tamices consecuti1os cualesquiera$ @l agregado no no de+er. indicar presencia de materia org.nica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la NT4 6AA$A'9$ OBJETIVOS: • •
%nalizar el porcenta3e de paso del %gregado =ino por la malla M )AA$ Calcular si los agregados "nos# se encuentran dentro de los rangos para hacer un +uen dise-o de mezcla$
MATERIALES:
•
Falanza: Una +alanza o +.scula con precisi2n dentro del A$'B de la carga de ensa!o en cualquier punto dentro del rango de uso0 graduada como m ínimo a A0AE Gg$ @l rango de uso de la +alanza es la dierencia entre las masas del molde lleno ! 1acío$ @stua: =uente =uente de Calor capaz de mantener una temperatura de ''ASC ESC$
•
5erie de Tamices: Tamices: es la 8ltima malla usada para la granulometría del agregado no$
•
PROCEDIMIENTO:
'$ )$
4rimero 4rimero se e/trae e/trae el agrega agregado do no de las canter canteras as en este caso caso se e/tra3o e/tra3o de la cantera cantera La La 1ictoria P en 4atapo la cual esta u+icada al este de la ciudad de Chicla!o$ Luego Luego en el la+orator la+oratorio io se procede procede a cuartear cuartear ! pesar pesar '$)A Qg$ de agrega agregado do no el cual cual tendr. una 1aria+le 1a ria+le %P$
amontonamiento $ 6$
5e 1ierte 1ierte los E Gg$ Gg$ de hormig2n hormig2n en en los tamices tamices ! se procede procede a tamizar0 tamizar0 los mo1imi mo1imientos entos se se realizan en orma lateral ! dando unos peque-os golpes$
E$
Despu,s Despu,s que las las partículas partículas ha!an ha!an pasado pasado todos los los tamices tamices hasta que que !a no pasen pasen partículas partículas se halla: < @l tama-o m./imo es de ) P$ < @l tama-o m./imo nominal es el retenido por el tamiz )P ! cu!o peso es de '6(gr$ '6(gr$ ( Luego se pesa el resto del agregado que es retenido en el resto de las mallas ! se procede a anotar en la ta+la de an.lisis granulom,trico0 ! se hace la graca respecti1a$
CONCLUSIONES:
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@l tama tama-o -o m./i m./imo mo es es de de ) P$ P$ @l tama-o tama-o m./imo m./imo nomin nominal al es es de de )P$ )P$
9$
Cuando Cuando se trate trate de ela+orar ela+orar muestras muestras para para ser ensa!ados ensa!ados en en el la+oratorio la+oratorio estas estas de+en de+en ser ser representati1as representati1as 0! de+emos de tra+a3ar con las normas " NT4 6AA $A9* # para que en +ase a estas tener un grado de seguridad$
6$
Los equipos equipos de+en de+en estar estar cali+rados cali+rados ! tener tener cuidado cuidado al momento momento de tra+a3ar tra+a3ar con las muestr muestras$ as$
repetir el ensa!o$ OBSERVACIONES: 5i diere en m.s del 'B se de+e repetir PORCENTAJE QUE PASA POR LA MALLA #200. INTRODUCCIÓN: @l n de esta pr.ctica es analizar el agregado no que pasa por la malla M)AA$ %l realizar este la+oratorio podemos decir cuanto satura+le es el agregado de la cantera analizadaza que de esta propiedad depender. depender. la cantidad que necesite para el dise-o de un mezcla $ @ste actor es importante para el dise-o de mezcla porque con ,l podemos determinar la cantidad de agregado requerido para un 1olumen de concreto$ c oncreto$
&%RCO T@ÓRICO: @l agregado no deri1a de la desintegraci2n natural o articial de las rocas$ Com8nmente son en arena natural o piedra triturada0 en su ma!oría0 partículas menores que Emm$ @l agregado triturado articial se produce triturando roca de cantera0 piedra +ola0 gui3arros0 o gra1a de gran tama-o$ @l agregado no de+e cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril 2ptimo$ Como son resistencia ! tipo de granulometría$ @l agregado no de+er. estar graduado dentro de los límites indicados en la NT4 6AA$A9*$ @s recomenda+le tener en cuenta lo siguiente: La granulometría seleccionada de+er. ser preerentemente preerentemente continua0 con 1alores retenidos en las mallas N60 N70 N'(0 N9A0 NEA ! N'AA de la serie de T!ler T!ler$$ @l agregado no de+er. retener m.s del 6EB en dos tamices consecuti1os cualesquiera$ @l agregado no no de+er. indicar presencia de materia org.nica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la NT4 6AA$A'9$ OBJETIVOS: • •
%nalizar el porcenta3e de paso del %gregado =ino por la malla M )AA$ Calcular si los agregados "nos# se encuentran dentro de los rangos para hacer un +uen dise-o de mezcla$
MATERIALES:
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Falanza: Una +alanza o +.scula con precisi2n dentro del A$'B de la carga de ensa!o en cualquier punto dentro del rango de uso0 graduada como m ínimo a A0AE Gg$ @l rango de uso de la +alanza es la dierencia entre las masas del molde lleno ! 1acío$ @stua: =uente =uente de Calor capaz de mantener una temperatura de ''ASC ESC$
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5erie de Tamices: Tamices: es la 8ltima malla usada para la granulometría del agregado no$
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PROCEDIMIENTO:
'$ )$
4rimero 4rimero se e/trae e/trae el agrega agregado do no de las canter canteras as en este caso caso se e/tra3o e/tra3o de la cantera cantera La La 1ictoria P en 4atapo la cual esta u+icada al este de la ciudad de Chicla!o$ Luego Luego en el la+orator la+oratorio io se procede procede a cuartear cuartear ! pesar pesar '$)A Qg$ de agrega agregado do no el cual cual tendr. una 1aria+le 1a ria+le %P$
9$
5e hace hace seca secarr en el hor horno no por por )6 )6 horas horas$$
6$
4osteri 4osteriorme ormente nte se saca de de la estua estua se pone a enriar enriar ! una 1ez ri2 ri2 se pesa pesa esa muestra muestra la cual nos resulto ''9gr el cual tendr. una 1aria+le FP
E$
Despu,s Despu,s se sumergir. sumergir. esta esta muestra muestra FP FP en en agua ! se har. pasar pasar por la malla malla M)AA$ M)AA$
($
Luego se secara el material retenido en la malla M)AA ! una 1ez seco se pesara dicha muestra la cual nos resulto ''*Agr el cual tendr. una 1aria+le CP$ " Arti!" $%&i'( )r: A"$*+ algime'9)Vhotmail$com## algime'9)Vhotmail$com
INTRODUCCIÓN:: Lo importante en la granulometría de un GRANULOMETRÍA DEL HORMIGÓN. INTRODUCCIÓN GRANULOMETRÍA agregado es que ha de tener las mezclas de las dierentes racciones de agregado grueso ! arena "agregados totales#$ La Norma IR%& '()* tam+i,n indica las granulometrías que de+en tener las mezclas totales para los dierentes tama-os m./imos de piedra$
La importancia de la granulometría de los agregados radica0 !a que de estos depender. las propiedades de los dierentes tipos de concretos 0ma!or esta+ilidad 1olum,trica 0resistencia 0! por esto con1iene que los agregados ocupen la ma!or masa del hormig2n0 compati+le con la tra+a3a+ilidad$ 4ara la construcci2n de 1ías terrestres0 la norma %5T& D667 enlista los trece n8meros de tama-o de la %5T& C990 m.s otros seis n8meros de tama-o para agregado grueso$ La arena o agregado no solo tiene un rango de tama-os de partícula$ =ino ! %gregado >rueso$ La granulometría MARCO TEÓRICO: ;ormig2n$< mezcla natural de %gregado =ino del hormig2n consiste en la distri+uci2n del tama-o de sus partículas $? esta se determina haciendo pasar una muestra representati1a representati1a de hormig2n por una serie de tamices ordenados0 de ma!or a menor$ menor$ Cada uno de estos pesos retenidos se e/presa como porcenta3e "retenido# del peso total de la muestra$ @l porcenta3e acumulado que pasa0 que ser. simplemente la dierencia entre 'AA ! el porcenta3e retenido retenido acumulado$ =2rmula B pasa 'AA B Retenido Retenido %cumulado$ Los resultados de un an.lisis an.lisis granulom,trico tam+i,n se pueden representar representar gr.camente lo cual a este graco se llama c ur1a granulom,trica$ @stas gr.cas se representan representan por medio de dos e3es perpendiculares entre sí0 horizontal ! 1ertical0 en donde las ordenadas representan representan el porcenta3e que pasa ! en el e3e de las a+scisas la a+ertura del tamiz cu!a escala puede ser aritm,tica0 logarítmica o en algunos casos mi/tos$ Las cur1as granulom,tricas permiten 1isualizar me3or la distri+uci2n de tama-os dentro de una masa de agregados0 permitiendo conocer adem.s que tan grueso o no es el hormig2n$ @n consecuencia ha! actores que se deri1an de un an.lisis granulom,trico como son: • •
Tama-o Tama-o m./imo: @s el menor tamiz por el que que se pasa toda la muestra$ Tama-o Tama-o m./imo nominal: @l tama-o m./imo nominal de un un agregado0 es el menor menor tama-o de la malla por el cual de+e pasar la ma!or parte del agregado0 la malla de tama-o m./imo nominal0 puede retener de EB a 'EB del agregado dependiendo del n8mero de tama-o$
OBJETIVOS: • •
Conocer ! aprender a realizar ensa!os de los agregados 0e interpretar los resultados$ Determinar el porcenta3e de paso de los dierentes tama-os del hormig2n0 ! con estos datos construir su respecti1a cur1a granulom,trica$
MATERIALES:
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Falanza: Una +alanza o +.scula con precisi2n dentro del A$'B de la carga de ensa!o en cualquier punto dentro del rango de uso0 graduada como m ínimo a A0AE Gg$ @l rango de uso de la +alanza es la dierencia entre las masas del molde lleno ! 1acío$ 5erie de Tamices: Tamices: 5on una serie de tazas esmaltadas a tra1,s de las cuales se hace pasar una muestra de agregado grueso0 su orden es de ma!or a menor$ menor$ @n su orden o rden se utilizar.n los siguientes tamices: tamiz 9HH0 )0 )HH0 'J0 'J0 KJ$ J 097J0 M 6 =ondo para el %gregado >rueso el tamiz M 60 M 70 M '(0 M 9A0 M EA0 M 'AA0 M )AA ! ondo para el %gregado =ino$ =ino$
PROCEDIMIENTO:
'$ )$
4rimero 4rimero se e/trae e/trae el hormig hormig2n 2n de las canteras canteras en este este caso se e/tra3 e/tra3o o de la cantera cantera La 1ictoriaP 1ictoriaP en 4atapo la cual se u+ica al este de la ciudad de Chicla!o$ @n el la+orator la+oratorio io se escoge escoge una muestra muestra repres representat entati1a i1a de toda la muestr muestra a o+tenida o+tenida de campo 0! esta se har. por medio de cuarteos que consiste en tratar hacer una circunerencia circunerencia ! se di1ide en cuatro partes ! este mismo proceso se realiza una 1ez ! otra 1ez hasta completar un pesoE$AA Qg$ de hormig2n$
9$
5e colocan colocan los tamices tamices de de ma!or a menor0 menor0 desde desde 9P a M)AA M)AA 0 ! el hormig hormig2n 2n se 1a echand echando o poco a poco tratando que las partículas mas peque-as pasen de los tamices superiores de+ido al amontonamiento $
6$
5e 1ierte 1ierte los E Gg$ Gg$ de hormig2n hormig2n en en los tamices tamices ! se procede procede a tamizar0 tamizar0 los mo1imi mo1imientos entos se se realizan en orma lateral ! dando unos peque-os golpes$
E$
Despu,s Despu,s que las las partículas partículas ha!an ha!an pasado pasado todos los los tamices tamices hasta que que !a no pasen pasen partículas partículas se halla: < @l tama-o m./imo es de ) P$ < @l tama-o m./imo nominal es el retenido por el tamiz )P ! cu!o peso es de '6(gr$ '6(gr$ ( Luego se pesa el resto del agregado que es retenido en el resto de las mallas ! se procede a anotar en la ta+la de an.lisis granulom,trico0 ! se hace la graca respecti1a$
CONCLUSIONES:
'$ )$
@l tama tama-o -o m./i m./imo mo es es de de ) P$ P$ @l tama-o tama-o m./imo m./imo nomin nominal al es es de de )P$ )P$
9$
Cuando Cuando se trate trate de ela+orar ela+orar muestras muestras para para ser ensa!ados ensa!ados en en el la+oratorio la+oratorio estas estas de+en de+en ser ser representati1as representati1as 0! de+emos de tra+a3ar con las normas " NT4 6AA $A9* # para que en +ase a estas tener un grado de seguridad$
6$
Los equipos equipos de+en de+en estar estar cali+rados cali+rados ! tener tener cuidado cuidado al momento momento de tra+a3ar tra+a3ar con las muestr muestras$ as$
repetir el ensa!o$ OBSERVACIONES: 5i diere en m.s del 'B se de+e repetir PORCENTAJE QUE PASA POR LA MALLA #200. INTRODUCCIÓN: @l n de esta pr.ctica es analizar el agregado no que pasa por la malla M)AA$ %l realizar este la+oratorio podemos decir cuanto satura+le es el agregado de la cantera analizadaza que de esta propiedad depender. depender. la cantidad que necesite para el dise-o de un mezcla $ @ste actor es importante para el dise-o de mezcla porque con ,l podemos determinar la cantidad de agregado requerido para un 1olumen de concreto$ c oncreto$
&%RCO T@ÓRICO: @l agregado no deri1a de la desintegraci2n natural o articial de las rocas$ Com8nmente son en arena natural o piedra triturada0 en su ma!oría0 partículas menores que Emm$ @l agregado triturado articial se produce triturando roca de cantera0 piedra +ola0 gui3arros0 o gra1a de gran tama-o$ @l agregado no de+e cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril 2ptimo$ Como son resistencia ! tipo de granulometría$ @l agregado no de+er. estar graduado dentro de los límites indicados en la NT4 6AA$A9*$ @s recomenda+le tener en cuenta lo siguiente: La granulometría seleccionada de+er. ser preerentemente preerentemente continua0 con 1alores retenidos en las mallas N60 N70 N'(0 N9A0 NEA ! N'AA de la serie de T!ler T!ler$$ @l agregado no de+er. retener m.s del 6EB en dos tamices consecuti1os cualesquiera$ @l agregado no no de+er. indicar presencia de materia org.nica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la NT4 6AA$A'9$ OBJETIVOS: • •
%nalizar el porcenta3e de paso del %gregado =ino por la malla M )AA$ Calcular si los agregados "nos# se encuentran dentro de los rangos para hacer un +uen dise-o
de mezcla$ MATERIALES:
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Falanza: Una +alanza o +.scula con precisi2n dentro del A$'B de la carga de ensa!o en cualquier punto dentro del rango de uso0 graduada como m ínimo a A0AE Gg$ @l rango de uso de la +alanza es la dierencia entre las masas del molde lleno ! 1acío$ @stua: =uente de Calor capaz de mantener una temperatura de ''ASC ESC$
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5erie de Tamices: es la 8ltima malla usada para la granulometría del agregado no$
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PROCEDIMIENTO:
'$ )$
4rimero se e/trae el agregado no de las canteras en este caso se e/tra3o de la cantera La 1ictoria P en 4atapo la cual esta u+icada al este de la ciudad de Chicla!o$ Luego en el la+oratorio se procede a cuartear ! pesar '$)A Qg$ de agregado no el cual tendr. una 1aria+le %P$
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5e hace secar en el horno por )6 horas$
6$
4osteriormente se saca de la estua se pone a enriar ! una 1ez ri2 se pesa esa muestra la cual nos resulto ''9gr el cual tendr. una 1aria+le FP
E$
Despu,s se sumergir. esta muestra FP en agua ! se har. pasar por la malla M)AA$
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Luego se secara el material retenido en la malla M)AA ! una 1ez seco se pesara dicha muestra la cual nos resulto ''*Agr el cual tendr. una 1aria+le CP$ " Arti!" $%&i'( )r: A"$*+ algime'9)Vhotmail$com#
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS Y ROCAS
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Identificación y estado Resistencia y deformabilidad
ermeabilidad
Alterabilidad
Ensayo tria!ial din"mico
Ensayo de col#mna resonante
Ensayo #ltrasónico
otencial de e!$ansi%idad y cola$so
Ensayos es$eciales
& Co$yri'(t CEDE) *++, Accesibilidad - A%iso Le'al
ENSAYOS IN
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SITU
Resistencia al corte y deformabilidad resiómetros
Dilatómetros
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ie.oconos
enetrómetros es$eciales
r#ebas de car'a & Co$yri'(t CEDE) *++, Accesibilidad - A%iso Le'al
IDENTIFICACION Y ENSAYOS EN SUELOS DISPERSIVOS Hilda Garay Porteros (1) Jorge E. Alva Hurtado (1)
RESUMEN En el pasado, los suelos arcillosos fueron considerados altamente resistentes a la erosión al fluir el agua, pero en los últimos años tiende a ser más claramente soreentendido !ue en la naturale"a e#isten ciertas arcillas !ue son altamente erosionales. Estos suelos son conocidos como suelos formados por arcillas dispersivas. $a dispersión es un proceso por el cual un suelo deflocula espontáneamente cuando está e#puesto al agua !ue tenga poco o nada de velocidad %idráulica. &e piensa !ue la dispersión generalmente es causada por la repulsión electrostática entre las part'culas de la arcilla, resultando en la formación de una suspensión coloidal estale del suelo. $os suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual del suelo o con 'ndice de normas de ensayos, tales como el análisis granulom(trico o los l'mites de Attererg. Por lo tanto, a causa de (sto, %an sido ideados otros ensayos. $as arcillas deen ser ensayadas por caracter'sticas dispersivas como un procedimiento de rutina reali"ale durante los estudios para presas de tierra y otras estructuras %idráulicas en las cuales (stas puedan ser empleadas. El traa)o desarrollado se inicia presentando revemente conceptos de los factores !ue implican la dispersión de un suelo arcilloso, para luego indicar los ensayos desarrollados para identificar la arcilla dispersiva y f inalmente, sore la ase de los resultados otenidos de los ensayos, señalar la me)or forma de identificar estos suelos. 1. INTRODUCCION El presente traa)o surge de la in!uietud por investigar más sore los suelos dispersivos. Este tipo de suelo de arcilla dispersiva fue conocido primero por los ingenieros agrónomos %ace *++ años, y su naturale"a fundamental fue ien entendida por los cient'ficos de suelos e ingenieros agricultores %ace casi + años. $a importancia del tema en la práctica de la -ngenier'a ivil %a sido reconocida apro#imadamente desde */0+, pero no fue ampliamente 1*2 $aoratorio Geot(cnico -&3-4 5 6- 7 89Ponencia presentada en el :-- ongreso 9acional de -ngenier'a ivil, *; al <+ de 9oviemre de *///, Huánuco.
apreciada sino %asta comien"os de */;+. &e inicia en Australia cuando, se investiga las fallas de socavación en presas de tierra y se oserva el comportamiento de la arcilla dispersiva en presas pe!ueñas de arcilla. 4esde este tiempo, muc%as
investigaciones %an sido e)ecutadas a fin de me)orar los procedimientos para identificar a las arcillas dispersivas. En nuestro pa's se desarrolló una =esis de Grado por el -ng. 3arcelo Perla $eón en la Pontificia 8niversidad atólica del Perú en */>. El traa)o !ue se presenta a%ora desarrolla los m(todos f'sicos más empleados !ue e#isten actualmente para identificar los suelos dispersivos, y usca dar a conocer más sore este tipo de suelo no muy conocido en nuestro medio. $a tendencia a la erosión dispersiva en un suelo dado depende de muc%as variales, tales como la mineralog'a, la !u'mica de la arcilla y las sales disueltas en el agua de los poros del suelo y la erosión del agua. Para una me)or compresión de (sta, es necesario conocer estas variales para identificar me)or a este tipo de suelo. El reconocimiento de las arcillas dispersivas en años recientes da a los ingenieros más perspicacia para el diseño de las estructura usando las arcillas erosivas. Alrededor de */?;, muc%os cient'ficos de suelos e ingenieros comen"aron a incluir al @estado de dispersión de los suelos arcillosos en sus prácticas para el diseño de estructuras su)etas al daño potencial de la erosión. El reconocimiento de !ue e#isten ciertas arcillas dispersivas en la naturale"a es una contriución importante y fundamental para la -ngenier'a Geot(cnica, y particularmente para el arte de la construcción de terraplenes y presas. 2. DESCRIPCION DE LOS SUELOS DISPERSIVOS $as arcillas dispersivas son fácilmente erosionales deido al estado f'sico7!u'mico de la fracción de la arcilla de un suelo !ue causa a las part'culas individuales de la arcilla a deflocularse 1dispersarse2 y se rec%a"an en la presencia del agua relativamente pura. $as arcillas en este estado son altamente erosivas por los a)os gradientes %idráulicos del flu)o del agua y en algunos casos por el agua en reposo. uando el suelo de arcilla dispersiva es sumergido en agua, la fracción de arcilla tiende a comportarse de manera seme)ante a las part'culas granulares, es decir las part'culas de arcilla tienen una atracción m'nima de electro7!u'mica y fallan %asta ad%erirse cercanamente o enla"arse con otras part'culas de suelo. As', el suelo de arcilla dispersiva erosiona con la presencia del agua !ue fluye cuando las pla!uetas individuales de la arcilla son partidas y transportadas. =al erosión puede ser provocada por una filtración inicial a trav(s de la presa, por e)emplo, en las áreas de suelos con alta permeailidad, especialmente alrededor de los conductos, contra las estructuras de concreto y en los contactos de las cimentaciones, el secado de grietas, el asentamiento diferencial de las fisuras, la saturación del asentamiento de las fisuras, yBo el fracturamiento %idráulico. $a principal diferencia entre las arcillas dispersivas y las ordinarias es su resistencia a la erosiónC las arcillas aparecen en la naturale"a de los cationes en los poros del agua de la masa de arcilla. $as arcillas dispersivas tienen una preponderancia de cationes de sodio, en tanto las arcillas ordinarias tienen una preponderancia de cationes de calcio, potasio y magnesio en el agua de poros. 3. TIPOS DE ENSAYOS DE CLASIFICACION $a identificación de los suelos dispersivos deer'a comen"ar con el reconocimiento en campo para determinar si e#iste alguna indicación en la superficie, como un inusual estampado erosional de túneles y %ondonadas profundas, )unto con una turide" e#cesiva en cual!uier depósito de agua. $as áreas de producción con poca cosec%a y el crecimiento mal desarrollado tami(n pueden indicar suelos altamente salinos, muc%os de los cuales son dispersivos. &in emargo, los suelos dispersivos pueden tami(n presentarse en suelos neutrales o en suelos ácidos y pueden apoyar al crecimiento frondoso del c(sped. Aun!ue la superficie pueda dar un fuerte indicio de suelos dispersivos, la falta de tal evidencia no e#cluye en s' la presencia de arcillas dispersivas en la profundidad, y se deer'a proceder con e#ploraciones adicionales. 8na evaluación inicial de las caracter'sticas dispersivas en el campo podr'a ser muy útil.
Ensayos simples y rápidos en campo pueden ser útiles para reali"ar una evaluación preliminar del carácter de un suelo dispersivo o no dispersivo. &in emargo, se dee reconocer !ue la confiailidad de estos ensayos es limitada y los ensayos de laoratorio deer'an usarse para definir las dispersailidad de los suelos. 3ientras !ue los ensayos en laoratorio son un camino útil para identificar los suelos dispersivos, tami(n pueden ser determinados por la oservación del comportamiento de los suelos en campo. Por e)emploD - $a presencia de !ueradas profundas y fallas por tuificación en pe!ueñas presas, %aitualmente indican la presencia de suelos dispersivos. - $a erosión en grietas de los caminos, la erosión tipo túnel a lo largo de las l'neas de !ueradas y la erosión de intemperi"ación o arcillas unidas en roca pueden señalar suelos potencialmente dispersivos. - $a presencia de agua nulada en presas pe!ueñas y c%arcos de agua despu(s de la lluvia indica suelos dispersivos. &e puede deducir la mineralog'a de la arcilla a partir de tales t(cnicas de oservación. Algunas gu'as de consulta son reproducidas por -ngles 3etcalf 1*/?<2. $a geolog'a del área tami(n puede ser una gu'a de la dispersividad. &%erard 4ecFer 1*/??2 señalan !ueD - 3uc%as arcillas dispersivas son de origen aluvial. 1$a e#periencia de los autores es similar pero %ay muc%as arcillas aluviales no dispersivas. Algunas arcillas de las laderas de lec%os de r'o son tami(n dispersivas2. - Algunos suelos derivados de la lutita y la arcillita a)o un medio mar'timo son tami(n dispersivos. - $os suelos derivados de la intemperi"ación de las rocas 'gneas y metamórficas son casi todos no dispersivos, pero pueden ser erosionales, 1por e)emplo, la arena limosa derivada de la granodiorita2. - &uelos con un alto contenido orgánico proalemente no son dispersivos 1esto necesita ser tratado con cautela, desde !ue muc%os suelos tipo @algodón negro son dispersivos2. $os ensayos investigados en este traa)o son los llamados ensayos f'sicos y los !ue en seguida se indican. =ami(n e#isten ensayos !u'micos, los cuales no serán tratados a!u'. a) El Ensayo d C!"#$ El ensayo de Emerson rum 1Emerson, */;?2 fue desarrollado como un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo, pero a%ora es muy frecuentemente usado en el laoratorio. En la 6igura * se oserva el ensayo de rum desarrollado en el laoratorio. El ensayo de rum entrega una uena indicación del potencial de erosionailidad de los suelos de arcillaC sin emargo un suelo dispersivo puede a veces dar una reacción no dispersiva en el ensayo de rum. &i el ensayo de rum señala dispersión, lo más proale es !ue el suelo sea dispersivo. 6igura *. Ensayo de rum $) El Ensayo dl Do$l %&d!'#!o El ensayo del &ervicio de onservación del &uelo de EE88, tami(n conocido como Ensayo del 4ole Hidrómetro, o el Ensayo de 4ispersión en Porcenta)e 19orma de la Asociación de Australia, */>+2. Este ensayo implica dos ensayos del %idrómetro en suelos tami"ados a trav(s de la malla de <.; mm. $os ensayos del %idrómetro son conducidos con y sin dispersante. $a dispersión en porcenta)e esD
100xQP donde P porcenta)e de suelos más finos !ue +.++ mm para el ensayo sin dispersante. I porcenta)e de suelos más finos !ue +.++ mm para el ensayo con dispersante. 6igura <. Ensayo de 4ole Hidrómetro &%erard et al 1*/?;2 señalan !ue los suelos con un porcenta)e de dispersión mayor !ue el + son susceptiles a la dispersión y a las fallas de tuificación en presas, y
a!uellos con un porcenta)e de dispersión menor !ue el * no son susceptiles. Ellos tami(n señalaron !ue e#iste una uena correlación entre el ensayo de 4ispersión en Porcenta)e y el Ensayo de Pin%ole descrito a continuación. $a 6igura < presenta el ensayo del dole %idrómetro. ) El Ensayo d P&n*ol $a clasificación de dispersión de Pin%ole, conocido tami(n como Ensayo de Pin%ole, o Ensayo de Pin%ole &%erard 19orma de la Asociación de Australia, */>+2. Este ensayo fue desarrollado por &%erard et al 1*/?;2. 8n %ueco de *.+ mm de diámetro es perforado en el suelo a ser ensayado, y a trav(s del agu)ero se pasa agua a)o diferentes cargas y duraciones variales. El suelo es t ami"ado a trav(s del tami" de <.; mm y compactado apro#imadamente en el l'mite plástico a una proporción de densidad del / 1las condiciones a simular en un terrapl(n de presa con una fisura o agu)ero en el suelo2. En la 6igura se presenta el ensayo de pin%ole. 6igura . Ensayo de Pin%ole +. MUESTRAS Y ENSAYOS REALI,ADOS $os ensayos se reali"aron en el $aoratorio Geot(cnico del -&3-4 de la 6-789-. $a reali"ación de estos ensayos se asa en las 9ormas A&=3, e#cepto para el ensayo de rum !ue se rige en una 9orma del 8&KL. En el caso del ensayo de Pin%ole, fue necesario la ad!uisición de e!uipo. &e programó ensayos de clasificación de suelos para determinar la composición granulom(trica y la plasticidad de las muestras. $uego se reali"aron los ensayos de dispersión. A continuación se indican las muestras ensayadasD a2 3uestras de la $aguna de M#idación de &an Jos(7%iclayo 13uestras 9N * y <2. 2 3uestra de la antera de 89-M9 en Jicamarca7$ima 13uestra 9N 2. c2 3uestra del Proyecto Le%ailitación de la arretera -lo74esaguadero en Puno 13uestras 9N 0 y 2. d2 3uestra de la Presa =ina)ones en $amaye!ue 13uestra 9N ;2. e2 3uestra de la Presa uc%o!uesera en Ayacuc%o 13uestra 9N ?2 $os ensayos de dispersión de suelos reali"ados para determinar las caracter'sticas dispersivas fueronD - Ensayo de rum, - Ensayo del 4ole Hidrómetro, - Ensayo del Pin%ole. +.1. Ensayo d C!"#$ (US-R +//0) El ensayo consiste en preparar un espec'men cúico de * mm de lado o eligiendo un suelo rum secado al aire de igual volumen 1ser'a preferile usar un suelo rum con su %umedad natural2. El espec'men es colocado cuidadosamente en alrededor de <+ ml de agua destilada. 3ientras el suelo rum se comien"a a %idratar, se oserva la tendencia de las part'culas coloidales para deflocularse y entrar en suspensión. $a tendencia para !ue las part'culas de arcilla entren en suspensión coloidal es oservada despu(s de 7*+ minutos de inmersión, usando la siguiente gu'a de interpretaciónD !ado 1. 9inguna reacciónD El desmenu"ado puede desmoronarse y esparcirse en el fondo del cuilete en amontonamiento plano, sin ningún signo de agua nulada causada por coloidales en suspensión. !ado 2. Leacción ligeraD &imple insinuación de nuosidad en agua en la superficie del rum 1si la nuosidad es fácilmente visile, use el grado 2. !ado 3. Leacción moderadaD 9uosidad de coloides fácilmente reconocile en suspensión. 8sualmente diseminado en tra"as delgadas en el fondo del cuilete. !ado +.
Leacción fuerteD 9uosidad coloidal cure casi la totalidad del fondo del cuilete, usualmente en una superficie muy delgada. En casos e#tremos toda el agua en el cuilete se vuelve nuosa. +.2. Ensayo dl Do$l %&d!'#!o (ASTM D +2210/) $a distriución del tamaño de part'culas es determinada empleando primero el Ensayo Estándar del Hidrómetro en el !ue el espec'men del suelo es dispersado en agua destilada con una fuerte agitación mecánica y con un dispersante !u'mico. 8n ensayo paralelo al %idrómetro es reali"ado despu(s en un espec'men duplicado, pero sin agitación mecánica y sin dispersante !u'mico. El @porcenta)e de dispersión es la relación de transformación de las part'culas de +.++ mm de diámetro del segundo ensayo al primero, e#presado en porcenta)e 16igura 02. El criterio para la evaluación del grado de dispersión usando los resultados del ensayo del 4ole Hidrómetro esD Porcenta)e de 4ispersión Grado de 4ispersión W+ 9o dispersivo + a + -ntermedio O+ 4ispersivo 9umerosos ensayos deen reali"arse por!ue la dispersividad del suelo puede variar grandemente en distancias cortas dentro de un área de pr(stamo a lo largo de una alineación de un canal o dentro de un terrapl(n e#istente. E#isten evidencias !ue un alto porcenta)e de suelos con caracter'sticas dispersivas mostró + de dispersión o más, cuando se ensayaron con este m(todo 1&%erard y 4ecFer, */??2. 8na variación de este m(todo es llamado Ensayo del =riple HidrómetroD *2 Ensayo normal del Hidrómetro con dispersante y agitaciónC <2 Ensayo solamente con agua destilada, 2 Ensayo con agua de r'o. En la 6igura 0 se presenta resultados del ensayo del 4ole Hidrómetro. 6igura 0 Porcenta)e de 4ispersión determinado en el ensayo del 4ole Hidrómetro
+.3. Ensayo d P&n*ol (ASTM D +4+5036 US-R +1/0/) El Ensayo del Pin%ole fue desarrollado para una medida directa de la erosionailidad de los suelos de grano fino compactados y consiste en %acer fluir agua a trav(s de un pe!ueño agu)ero en un espec'men de suelo donde el flu)o de agua a trav(s del Pin%ole simula el flu)o del agua a trav(s de una grieta u otra estructura. 8n agu)ero del * mm de diámetro es introducido o taladrado a trav(s de un espec'men de suelo cil'ndrico de < mm de largo por mm de diámetro. Agua destilada es percolada a trav(s del Pin%ole a)o una carga de +, *>+ y >+ mm de agua y la velocidad con el efluente y la turide" !uedan registrados. $as cargas de +, *>+ y >+ mm resultan en flu)os con velocidades de rangos apro#imadamente de + a *;+ cmBs y con gradientes %idráulicos en rangos apro#imadamente desde < a *. El ensayo fue desarrollado por &%erard et al 1*/?;2 y en pocos años se %a convertido en un ensayo f'sico ampliamente usado. Es importante !ue el ensayo sea %ec%o sore suelo con contenido de %umedad natural, por!ue secándolo podr'a afectar los resultados. &i el material contiene part'culas gruesas de arena o grava, (stas deen ser eliminadas tami"ando la muestra a trav(s del tami" de < mm 19N *+2. El contenido de %umedad natural dee ser determinado y el contenido de agua deseado para la compactación dee alcan"arse agregando la cantidad de agua re!uerida 1o gradualmente secándolo al aire, s' está demasiado mo)ado2. =oda el agua añadida dee ser agua destilada.
. RESULTADOS DE ENSAYOS En la =ala * se muestran los resultados previos a los ensayos de dispersión para cada una de las muestras investigadas. on las muestras 0 y no se reali"ó el ensayo de compactación, deido al poco material con !ue se contaa para el ensayo. Ta$la 1.0 Ca!a!7s&as d los S"los Anal&8ados
LIMITES DE ATTER-ER (9) PROCTOR ESTANDAR DE COMPACTACION MUESTRA N:
X
(9) CLASIF. SUCS PESO ESPEC. (s) $-3-=E $-I8-4M $-3-=E P$A&=-M -94-E 4E P$A&=--4A4
Yd
13A:2 MH 12 * ?./ & <.;/ .< <.; **.;/ *.>;/ *<.> < 0./ & <.?*+ ?.++ *?./* */.+/ *.>+ *;.+ *.>* $ <.?++ ./+ *>.+0 +/.>; *.>? *0.+ 0 <*.*< $ <.;< <.< <+.+ *<.+< 777 777 *;.00 $ <.?*+ /.;/ *>.;/ <*.++ 777 777 ; .00 $ <.?+? <>.< *0.*0 *0.*> *.>> *<./ ? .>* $ <.?;< 0.0+ <;.+;
*/.0 *. <;.<
En la =ala < se puede apreciar los resultados de dispersión de las muestras indicadas. ae mencionar !ue el Ensayo de Pin%ole se reali"ó con varios t iempos de curado, remoldeado al contenido de %umedad natural para las muestras 0 y , en las !ue no se contaa con los datos del grado óptimoC para el resto se evaluó al contenido del óptimo sin curar y con tiempos de curado de <0 %oras, 0> %oras y ? d'as. $a nomenclatura empleada para clasificar un suelo dispersivo de acuerdo a la 9orma del Ensayo de Pin%ole según el 3(todo A y es la siguienteD - 4ispersivo 14*,4<2, - 4ispersivo leve a moderado 1940,942 y - 9o dispersivo 194<,94*2. Ta$la N: 2 Rs"lados d los Ensayos d D&s;!s&'n MUESTRA N: ENSAYO DE CRUMENSAYO DEL DO-LE %IDROMETRO ENSAYO DE PIN%OLE * Grado < 4ispersivo 94 9400 94* < Grado * 9o 4ispersivo 94* Grado 9o 4ispersivo 4<< 4< 9400 940 94*; 0 Grado 9o 4ispersivo 4<< 94<0 Grado * -ntermedia 4ispersión 94 ; Grado * -ntermedia 4ispersión 94 94*0 94* ? Grado * 9o 4ispersivo 94*
< Espec'men remoldeado en su contenido de %umead natural Epec'men remoldeado en su MH y sin ningún curado 0 Espec'men remoldeado en su MH y <0 %oras de curado Espec'men remoldeado en su MH y 0> %oras de curado ; Espec'men remoldeado en su MH y ? d'as de curado $uego de estos resultados, podemos concluirD - $as muestras < y ? no son dispersivas - $a dispersión del resto de las muestras var'a de ligera a alta
- El tiempo de curado en el estado compactado de los espec'menes influye en los resultados del ensayo de Pin%ole. A un mayor tiempo de curado, el suelo tiende a ser menos dispersivo.
4. CONCLUSIONES El propósito principal de los ensayos presentados es la identificación real de las arcillas dispersivas, !ue son la causa de fallas en presas de tierra y serias erosiones en otras estructuras de tierra. Es recomendale utili"ar más de un ensayo para comproar la dispersividad de un suelo. $a opción más simple y económica ser'a emplear los ensayos de rum y de Pin%ole. Mtros ensayos !ue tami(n ayudan a identificar las arcillas dispersivas son los ensayos !u'micos del Análisis de las &ales 4isueltas en el Agua de Poros del &uelo 1&AL2 y el Ensayo del Porcenta)e de &odio amiale 1E&P2. Q 4e los tres ensayos f'sicos anali"ados, compruea !ue con frecuencia los resultados no concuerdan, y !ue el ensayo de Pin%ole es el más fiale, por ser un ensayo cuantitativo y cualitativoC por lo tanto, es el ensayo f'sico !ue modela las condiciones de servicio y evalúa la dispersión. $as arcillas dispersivas son altamente susceptiles a la t uificación por los procesos de erosión coloidal. Estas arcillas tienen un predominio de cationes de sodio disueltos en el agua de poros, mientras !ue las arcillas ordinarias, resistentes a la erosión, tienen al calcio y al magnesio como los cationes disueltos dominantes. 4e los ensayos f'sicos reali"ados, se oserva !ue e#iste una uena correlación entre los ensayos de Pin%ole y de rum. 8n suelo con muc%as sales %ace al suelo dispersarse mas fácilmente. El Ensayo de Pin%ole se sugiere para las situaciones donde el agua estar'a fluyendo 1por e)emploD en el caso de una presa2 y el Ensayo de Emerson rum para las condiciones !uietas, 1por e)emplo en reservorios2. Es importante para el ingeniero ser capa" de identificar las arcillas dispersivas en un proyecto dado, teniendo especial cuidado y atención durante el diseño y construcción en las áreas criticas en las !ue estos materiales fueran a ser usados. 5. REFERENCIAS - &%erard, J.$., 4unnigan $.P. y 4ecFer, L.&. 1*/?;2, @-dentification and 9ature of 4ispersive &oils, Journal of Geotec%nical Engineering, A&E, Rol. *+<, G=0, Aril, pp <>?7+*. - &%erard, J.$., 4unnigan $.P. 4ecFer, L.&. y &teel E.6. 1*/?;2, @Pin%ole =est for -dentifying 4ispersive &oils, Journal of Geotec%nical Engineering, A&E, Rol *+<, 9N G=7*, pp. ;/7>. - Kulletin of ommittee on 3aterials for 6ill dams y 8&M$4 under t%e guidance of $.M. =imlin, Jr., @4ispersive &oils in EmanFment 4ams, ommission -nternationale des Grands Karrages7**, d Haussmann, ?++> Paris. - &%erard, J.$., y 4ecFer, L.&., 1*/??2, eds., @4ispersive lays, Lelated Piping, and Erosion n Geotec%nical Pro)ects, &=P ;<, A&=3, P%iladelp%ia, Pensylvania. - Perla $eón 3. 1*/>2 =esis de Grado 7 Pontificia 8niversidad atólica del Perú - &tapledon, 6.3., 1*//<2, @Geotc%nical Engineering of EmanFment 4ams, pp. <>>7 *?. - =osun, H., 1*//?2, @omparative &tudy on P%ysical =est of 4ispersiility of &oils 8sed for Eart%fill 4ams in =urFey, Geotec%nical =esting Journal, G=JM4J, Rol. <+, 9N <, June. - -ngles 4.G. y 3etcalf 3. 1*/?<2, @&oil &taili"ation, KutterSorst%s, &ydney, Australia. - &%erard, J.$. y 4ecFer, L.&. 1*/??2, @&ome Engineering Prolems Sit% 4ispersive lays, Proc. &ymposium on 4ispersive lays, Lelated Piping, Erosion in Geotec%nical Pro)ects, A&=3 &P= G<, pp. 7*<. - Emersson T.T. 1*/??2, @A lassification of &oils Aggregates Kase on t%eir o%erence in Tater, Australian Journal of &oil Lesearc%, Rol. <., pp <**7<*?.
Ensayo de sacudimiento. – Este ensayo es útil para la identificación de suelos de grano fino. Se prepara una pequeña porción de suelo húedo y se agita hori!ontalente so"re la pala de la ano. Se o"ser#a si el agua sale a la superficie de la uestra d$ndole una apariencia "landa% luego se aprieta la uestra entre los dedos haciendo que la huedad desapare!ca de la superficie. &l iso tiepo la uestra se endurece y finalente se desenu!a "a'o la presiente presión de los dedos% se #uel#e a agitar las pie!as rotas hasta que fluyan otra #es 'untas% hay que distinguir entre reacción lenta% r$pida y edia al ensayo de sacudiiento.
(na reacción r$pida indica falta de plasticidad% tal es el caso de lio inorg$nico% pol#o de roca o arena uy fina. (na reacción lenta indica un lio o arcilla-lio ligeraente pl$stico. Si no hay reacción es )ndice de una arcilla o aterial tur"oso. Ensayo de rotura. - Este ensayo puede usarse para deterinar la resistencia en seco de un suelo. Se de'a secar una porción húeda de la uestra y se ensaya su resistencia en seco desenu!$ndola entre los dedos% se de"e aprender a distinguir entre ligera% edia y alta resistencia en seco.
(na resistencia en seco ligera% indica un lio inorg$nico% pol#o de roca o una arena liosa. (na resistencia en seco edia% denota una arcilla inorg$nica de plasticidad entre "a'a y edia. Se requiere una considera"le presión de los dedos para pul#eri!ar. (na resistencia en seco alta% indica una arcilla inorg$nica altaente pl$stica. *a uestra seca puede ser rota pero no pul#eri!ada "a'o la presión de los dedos.
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Tierra, suelo, laterita Generalidades
+uando nos referios a tierra o suelo en construcción% a"os t,rinos son el iso aterial. El "arro es una e!cla de suelo húedo% pl$stico% con o sin aditi#os% que es epleado para hacer "loques de "arro ado"e o uros onol)ticos de "arro tapial. Tierra
*a tierra es el aterial suelto que resulta de la transforación de la roca atri! su"yacente por la $s o enos interacción siultanea de factores cli$ticos sol% #iento% llu#ia% helada y ca"ios qu)icos% pro#ocados por agentes "iológicos flora y fauna y la igración de sustancias qu)icas a tra#,s de la llu#ia% helada y ca"ios qu)icos% pro#ocados por agentes "iológicos flora y fauna y la igración de sustancias qu)icas a tra#,s de la llu#ia% e#aporación% agua su"terr$nea y de la superficie. Laterita
/e los di#ersos tipos de tierra que se foran en los trópicos y su"-trópicos% la laterita es de especial inter,s para la construcción. Estas son tierras altaente expuestos a la inteperie% que contienen grandes proporciones% aunque extreadaente #aria"les% de óxidos de hierro y aluinio% as) coo cuar!o y otros inerales. Estos se encuentran a"undanteente en trópicos y su"-trópicos% aparecen "a'o grandes praderas o en claros de "osque en regiones llu#iosas. *os colores pueden #ariar desde ocre hasta ro'o% arrón% #ioleta a negro% dependiendo grandeente de la concentración de oxido de hierro. *as caracter)sticas especiales de lateritas% que las diferencian de otras tierras son *as tierras "landas tienden a endurecerse expuestos al aire% por lo cual los "loques son cortadas tradicionalente in situ por e'eplo% en la 2ndia% son de'ados para endurecer y luego utili!ados en construcción de uros de aposter)a por ello el no"re fue deri#ado de la pala"ra 3later3% pala"ra en lat)n de 3ladrillo3. 4ientras $s oscura sea la laterita% ser$ $s dura% pesado y resistente a la huedad. Se ha encontrado que algunas lateritas tienen una reacción pu!olanica cuando son e!cladas con cal la cual se explica por el alto contenido de arcilla% produciendo ateriales de construcción duros y dura"les por e'eplo% "loques esta"ili!ados. Sin e"argo% independienteente del tipo de tierra% ,ste siepre se copone de part)culas de diferentes taaños y naturale!a% coo se resue en el siguiente cuadro. &de$s de las part)culas sólidas% el suelo ta"i,n contiene &ire% que es un factor de"ilitador y no desea"le en la construcción de edificaciones% ya que ta"i,n contiene icroorganisos y #apor de agua% los cuales pueden deteriorar los coponentes de la edificación. &gua% sin la cual la tierra no puede ser utili!ado en la construcción% pero puede contener sustancias disueltas sales que podr)an crear pro"leas.
*a ayor)a de suelos son adecuados para utili!arlos coo aterial de construcción% sin e"argo en algunos casos% se requiere auentar o retirar ciertos eleentos para e'orar su calidad. &lgunas prue"as de"en ser lle#adas a ca"o para identificar las caracter)sticas de la tierra y sus propiedades para la construcción de edificaciones *os procediientos se descri"en "a'o el t)tulo Ensayos de Suelo. /e"e enfati!arse% centrar o a la creencia coún% que la construcción con tierra no es una tecnología simple. El sólo hecho que nati#os de algunos pa)ses han estado construyendo sus #i#iendas con tierra hace iles de años no significa que la tecnolog)a est$ suficienteente desarrollada o que es conocida por todos. Es la falta de experiencia la que #erdaderaente origina construcciones po"res% lo cual a su #e! da ala reputación al aterial. Sin e"argo% con alguna gu)a% cualquiera puede aprender a construir satisfactoriaente con tierra% y as) reno#ar la confian!a en uno de los ateriales de construcción $s antiguo y $s #ers$til.
Material Característi ca
Tamaño de Partículas
Descripción
Gr'&'
(A a ) mm$
4iezas gruesas de rocas como granito0 caliza0 m.rmol0 etc$0 de cualquier orma "redonda0 plana0 angular#$ La gra1a orma el esqueleto del suelo ! limita su capilaridad ! contracci2n$
Ar$%'
) a A$A( mm "los granos m.s pe que-os pueden ser distinguidas a simple 1ista#
4artículas compuestas principalmente de sílice o cuarzo la arena de pla!a contiene car+onato de calcio "ragmentos de conchas#0 Los granos de arena tiene poca cohesi2n en la presencia de apara0 ! limita la dilataci2n ! contracci2n$
Li,
A$A( a A$AA) mm
=ísica ! químicamente igual que la arena0 s2lo que es m.s no$ @l limo le da a la tierra esta+ilidad al incrementar su ricci2n interna0 ! lo mantiene unidos cuando esta h8medo ! comprimido$
Ari""'
&as peque-o La arcilla resulta de la erosi2n que A$AA) mm$ química de las rocas0 ") u# principalmente silicatos$ Las partículas de silicato de aluminio hidratado son l.minas delgadas de supercie especica e/tremadamente grande0 causando una uerte cohesi2n en presencia
del agua0 tam+i,n e/cesi1a dilataci2n ! contracci2n$ C"i($-
&.s peque-o 5on partículas nas resultantes de que A$AA) mm la descomposici2n de minerales ! ") u# materia org.nica "la arcilla es el principal coloide mineral#0 ormando una sustancia gelatinosa
M't$ri' Or/%i '
_arios mm a 1arios cm
5on microgranos ! +ras resultantes de la descomposici2n de plantas ! auna del suelo$ Tiene una estructura espon3osa ! +rosa ! tiene un olor a madera h8meda en descomposici2n$
Aplicaciones
*as construcciones de tierra se encuentran en todas partes del undo% aunque en enor edida en $reas extreadaente llu#iosas. *as edificaciones pueden consistir totalente o parcialente de tierra% dependiendo de su locali!ación% clia% grado de capacitación% costo y uso de la edificación. *a construcción puede ser onol)tica o hecha de #arios coponentes ladrillos% enlucidos% relleno. En $reas donde hay una gran #ariación de la teperatura diurna !onas $ridas o serran)a los uros y los techos son preferenteente $s gruesos que en clias $s unifores !onas húedas% donde la necesidad de ateriales de alta capacidad t,rica es enor. *a tierra puede ser utili!ado en todas las partes principales del edificio Cimientos
5ariedades duras de laterita% con una "uena granuloetr)a arena y gra#a% ligeraente copactada% para edificios pequeños en regiones secas. *aterita siilar coo $rido para concreto. &do"es esta"ili!ados secados a aire% con 106 de contenido de ceento% asentado en ortero de laterita-ceento% sólo en regiones secas. uros
7ase igual que para los ciientos. 4oldeado directo% sin encofrado% sólo presionando tierra húeda con la ano.
+onstrucción de tierra apisonada presionando ligeraente suelo huedecido en los encofrados siilar al concreto para uros onol)ticas. Esta"ili!ación con pa'a% ceento% cal% asfalto% esti,rcol% etc.% según se requiera. +onstrucciones con arcilla y pa'a% siilar a las de tierra apisonada% pero con pa'a de cualquier tipo coo principal ingrediente y la arcilla coo el agloerante. 7uen aislaiento t,rico% por e'eplo para regiones de sierra. 8ierra e"adurnada aplicada so"re una superficie de soporte% por e'eplo arco de adera o "a"ú tren!ado con pa'a o con i"re entrete'ida y e"adurnada. +onstrucciones de aposter)a% utili!ando "loques de "arro ado"e secado al aire asentados en ortero de "arro añadiendo algo de arena. 9equiere de enlucido para protegerlo de la llu#ia. +onstrucciones de aposter)a% utili!ando "loques copriidos de suelo esta"ili!ado secado al aire% asentados en ortero de suelo-ceento o suelo-cal. En $reas de llu#ias oderadas% no requiere de enlucido. Enlucidos% epleando suelo con o sin aditi#os% tales coo agloerantes ceento% cal% yeso% agentes iperea"ili!antes asfalto% extractos de plantas% productos qu)icos% aterial fi"rosos fi"ras de plantas o aniales% esti,rcol% o utili!ando sencillaente esti,rcol. !i"erentes m#todos de construcci$n con tierra %&i'l. ().*+
Pinturas "asadas en e!clas de suelo.
Pisos
En $reas ra!ona"leente secas% con un "uen drena'e ada con gra#a pequeña y una capa de arena% la capa de la superficie hecha de tierra liosa% e!clado con :6 de aceite de lina!a y copactado con pisón o #i"rador. +oo el anterior% pero con capa superficial de te'as o ladrillos esta"ili!ados% tendidos so"re un lecho de arena y unidos con ortero de tierra-ceento. Pisos de casas rurales tradicionales &sia% &frica hechos de tierra o piedra copactada y alisado con una e!cla de tierra y esti,rcol% o sólo esti,rcol para resistir la erosión% grietas e insectos. ;tros endurecedores de superficies orina de anial ca"allo e!clada con cal% sangre de "uey e!clado con ceni!as y escorias trituradas% cola anial% aceites #egetales% horigueros pul#eri!ados% conchas trituradas% ciertos silicatos y otros productos sint,ticos. Tecos
8echos planos tradicionales con su"estructuras de adera cu"ierta con tierra igual que para los uros de tierra apisonada y "ien copactado% sólo es con#eniente para regiones secas. 9ollos de fi"ra-suelo colocados húedos entre las correas de adera% en techos planos o inclinados% ni#elados con un enlucido de fi"ra-tierra y cu"ierto con fieltro asf$ltica o capa de asfalto< no se recoienda en $reas propensas a teritas. 8e'ado cu"ierto con hier"a% requieren de una e"rana iperea"le y antiraices% gra#a para desaguar el agua y #entilar las ra)ces% y una capa de tierra so"re la cual cre!ca la hier"a que proporciona un clia interior fa#ora"le as) coo aire purificado< adecuado para todos los clias. 7ó#edas y cúpulas de ado"es% construidas con o sin encofrado% de odo que cada ladrillo descanse so"re la capa anterior pasando los esfuer!os de coprensión por una l)nea cur#a% dentro del espesor de la estructura< esta es una construcción tradicional en la ayor)a de regiones $ridas y sei-$ridas. enta/as
&"undante en la ayor)a de las regiones% Por lo tanto% de "a'o costo principalente conforado por la exca#ación y transporte o sin costo% si se encuentra en el lugar de la o"ra. =$cil de tra"a'ar% generalente sin equipo especial. &decuado coo aterial de construcción% en la ayor)a de las partes de una edificación.
9esistente al fuego. 7uen coportaiento cli$tico en la ayor)a de las regiones% de"ido a la alta capacidad t,rica% "a'a conducti#idad t,rica y porosidad% ainorando las teperaturas a"ientales extreas y anteniendo un satisfactorio equili"rio de la huedad. 7a'o consuo de energ)a al procesar y anipular la tierra no esta"ili!ado% requiriendo sólo el 16 de la energ)a necesaria para fa"ricar y procesar la isa cantidad de concreto de ceento. 9eciclado iliitado de la tierra no esta"ili!ado esto es reciclado de las edificaciones deolidas. &"ientalente apropiado se eplea recursos iliitados en estado natural% no containa% consuo de energ)a desprecia"le% no se producen desperdicios. Pro'lemas
Excesi#a a"sorción de agua del suelo no esta"ili!ado% lo que causa grietas y deterioro por el frecuente huedeciiento y secado dilataciones y contracciones as) coo de"ilitaiento y desintegración por llu#ias e inundaciones. Poca resistencia a la erosión y a los ipactos% cuando no esta suficienteente esta"ili!ado o refor!ado% hay un r$pido deterioro de"ido al constante uso y existe la posi"ilidad de penetración de roedores e insectos. 7a'a resistencia a la tracción% lo cual hace a las estructuras de tierra suscepti"le a destruirse durante los o#iientos s)sicos. Poco acepta"ilidad entre la ayor)a de grupos sociales de"ido a los nuerosos e'eplos de estructura de tierra al construidas y sin anteniiento% generalente casas de personas sin recurso por lo cual la tierra esta calificado coo 3aterial de po"res3. +oo consecuencia de estas des#enta'as hay escase! de acepta"ilidad institucional en la ayor)a de los pa)ses% por lo cual generalente no existen est$ndares de construcción y coportaiento. Soluciones
Se puede e#itar la a"sorción excesi#a del agua seleccionando el tipo $s apropiado de tierra y>o corrigiendo la distri"ución de los taaños de las part)culas< ta"i,n añadiendo un esta"ili!ador adecuado y>o un agente iperea"ili!ante< una "uena copactación< y lo $s iportante% con un "uen diseño y toando las edidas protectoras. *a resistencia a la erosión y al ipacto generalente es e'orada con las isas edidas indicadas arri"a< sin e"argo% con los agentes iperea"ili!antes no
necesariaente iplica o"tener una ayor resistencia< por ello podr)an necesitarse aditi#os especiales y trataientos superficiales. *as construcciones de tierra en !onas s)sicas requieren de un diseño cuidadoso para inii!ar el efecto de las fuer!as destructoras% pero ta"i,n el epleo de ateriales adicionales que tengan alta resistencia a la tracción especialente para refuer!os. A - Construcci$n de una &$0eda de Ado'e %&i'l. ((.12
& - Construcci$n de una &$0eda de Ado'e %&i'l. ((.12
C - Construcci$n de una &$0eda de Ado'e %&i'l. ((.12
+onstruir iportantes edificios pú"licos y #i#iendas de alta categor)a con tierra pueden ser deostraciones con#incentes de las #enta'as de esta tecnolog)a para e'orar as) la acepta"ilidad.
Eliinando las principales des#enta'as% se puede so"relle#ar la escase! de acepta"ilidad institucional. /e"ido a la iportancia del aterial% los ,todos de ensayo y e'oraiento para construcciones de edificaciones con tierra son tratados con ayor detalle. Ensayo de Suelo
&unque el propósito sea construir una #i#ienda indi#idual o esta"lecer una unidad de producción de "loques de suelo esta"ili!ado% es esencial pro"ar el suelo epleado no sólo al coien!o sino a inter#alos regulares o cada #e! que se ca"ia el lugar de la exca#ación% ya que el tipo de "arro puede #ariar considera"leente incluso dentro de un $rea pequeña. 7$sicaente hay dos tipos de ensayos Ensayos indicadores o de capo% que son relati#aente siples y r$pidas% Ensayos de la"oratorio% que son $s sofisticadas y requieren tiepo. E3tracci$n de uestras de suelo con un Taladro %&i'l. ().*(
En ciertos casos% la identificación ep)rica del suelo puede ser suficiente para pequeñas operaciones% pero noralente son indispensa"les algunos ensayos indicadores. Estos proporcionan inforación #aliosa so"re la necesidad de reali!ar ensayos de la"oratorio% especialente si los ensayos de capo dan resultados contradictorios. ?o se necesitan reali!ar todos los ensayos pues esto puede ser tedioso% sólo aquellos que dan una #isión clara de las uestras% para excluir aquellas uestras con deficiencias. ?o sólo es necesario o"tener un aterial de calidad óptia% sino econoi!ar costos% ateriales% esta"ili!adores% consuo de energ)a y de ano de o"ra.
/e"eos enfati!ar que la identificación del suelo por si sola no nos asegura un epleo correcto en la construcción o una utili!ación correcta *as prue"as ta"i,n son necesarias para e#aluar el coportaiento ec$nico del aterial de construcción. 4ecolecci$n de uestras
Es e'or exca#ar el suelo directaente en el lugar de la o"ra y hacer #arios huecos en una $rea suficienteente grande que nos proporcione todo la tierra requerida. Priero% se retira la capa #egetal que contiene ateria #egetal y organisos #i#os inadecuado para construcción. *uego se toan la uestra de suelo de una profundidad de aproxiadaente de 1.: . para exca#ación anual% o de @ . si una $quina ser$ utili!ada para reali!ar el tra"a'o. Para extraer uestras de diferentes profundidades se eplea un aparato especial% una "arrena. +ada tipo de suelo diferente es puesto en un ontón distinto. /e"er$ registrarse en etiquetas adheridas a cada saco de suelo toado para ensayar% el espesor de cada capa de suelo% su color y tipo% as) coo una descripción exacta de la u"icación del orificio de extracción. Ensayos Indicadores o de Campo
*a ipleentación de estos ensayos sencillos preferenteente de"er)an seguir el orden presentado aquí . Prue'a de 5l"ato
Equipo ?inguno /uración &lgunos inutos. 2nediataente despu,s de extraer el suelo% de"e olerse% para detectar ateria org$nica olor ohoso o rancio que se #uel#e $s fuerte al huedecerse o calentarse *os suelos que contienen ateria org$nica no de"en eplearse o ensayarse $s. Prue'a de Tacto
Equipo ?inguno /uración &lgunos inutos. /espu,s de sacar las part)culas $s grandes gra#a% se frota una uestra de suelo entre los dedos y la pala de la ano. (n suelo arenoso se siente $spero y no tiene cohesión cuando se huedece. (n suelo lioso aún se siente ligeraente $spero pero tiene cierta cohesión cuando se huedece. *os terrones duros se resisten a ser triturados cuando est$n secos% pero que se #uel#en pl$sticos y pega'osos o #iscosos cuando se huedecen indican un alto porcenta'e de arcilla.
Se pueden reali!ar ensayos siilares oliendo ligeraente una pi!ca de suelo ligeraente entre los dientes los suelos est$n generalente "astantes lipios Ensayo del Lustre
Equipo +uchillo. /uración &lgunos inutos. (na "ola de suelo ligeraente huedecida% reci,n cortada con un cuchillo nos re#elar$ una superficie opaca indicando predoinancia de lio o una superficie "rillante indicando una ayor proporción de arcilla. Ensayo de Aderencia
Equipo +uchillo. /uración &lgunos inutos. Ensayo de Aderencia
+uando el cuchillo penetra f$cilente en una "ola de suelo siilar% la proporción de arcilla generalente es "a'a *os suelos arcillosos tienden a resistir la penetración y a pegarse al cuchillo cuando ,ste es retirado. Ensayo del La0ado
Equipo 8a!ón o caño de agua. /uración &lgunos inutos. Ensayo del La0ado
&l la#arse las anos despu,s de estas prue"as la anera en que el suelo se eliina nos da un ayor indicio de su coposición la arena y el lio son f$ciles de retirar% ientras que la arcilla necesita ser frotada. Ensayo isual
Equipo /os cri"as con alla de ala"re de 1 . y A . /uración edia hora. +on la ayuda de una cri"a se separa las part)culas de arena y la gra#a seca so"re una superficie lipia en dos ont)culos &ntes que nada podr)a ser necesario triturar los terrones de arcilla. +oparando los taaños de los ont)culos es posi"le hacer una clasificación del suelo a graso odo. A. El suelo es arcilloso si el mont$n de 6limo 7 arcilla6 es m8s grande, una clasi"icaci$n m8s precisa re9uiere de otros ensayos.
&. Similarmente, el suelo es arenoso o pedregoso si el mont$n de 6arena 7 gra0a6 es m8s grande.
C. ! :n cernido con una cri'a de ) mm. nos re0ela si el suelo es pedregoso o arenoso.
!. :n cernido con una cri'a de ) mm. nos re0ela si el suelo es pedregoso o arenoso.
En el caso del suelo arenoso o pedregoso% de"er$ huedecerse un puñado del aterial original antes del cernido% hacerlo una "ola y de'arlo secar en el sol. Si se parte al secar% se le llaar$ 3lipio3% y no ser$ adecuado para construcciones de tierra a enos se e!cle con otros ateriales. Si el suelo no es 3lipio3% el ontón de lio y arcilla de"er$ eplearse para las prue"as siguientes. Ensayo de 4etenci$n de Agua
Equipo ninguno. /uración dos inutos. Se hace una "ola del taaño de un hue#o de una uestra del aterial fino% añadiendo el agua necesaria para antenerlo unido sin que se pegue a las anos. *a "ola se presiona
sua#eente en la pala cur#ada y se golpea fuerteente con la otra ano% agitando la "ola hori!ontalente. +uando toa : - 10 golpes para que el agua "rote a la superficie liso% apariencia 3unifore3% se le llaa reacción rápida. +uando se presiona el agua desaparece y la "ola se desenu!a% indicando una arena muy fina o limo grueso. +uando el iso resultado se o"tiene con A0 - @0 golpes reacción lenta% y la "ola no se desenu!a pero se aplastas al ser presionada% la uestra es limo ligeramente plástico o arcilla limosa. Si no hay reacción o ,sta es uy lenta% y no hay ca"io de apariencia al ser presionada indica un alto contenido de arcilla. 5 a 10 golpes = rápido 20 a 30 golpes = lento Más de 30 golpes = muy lento ;igura *
;igura )
Ensayo de 4esistencia al Secado
Equipo horno% sino hay sol. /uración cuatro horas para el secado. /os o tres uestras húedas de la prue"a anterior son aplastadas ligeraente a un espesor de 1 c. y : c. de di$etro B y de'adas secar copletaente en el sol o en un horno. &l intentar pul#eri!ar una pie!a seca entre el pulgar y el dedo )ndice% la dure!a relati#a nos ayuda a clasificar el suelo Si se rope con gran dificultad y no se pul#eri!a% es casi arcilla pura. Si puede triturarse hasta #ol#erse pol#o con un poco de esfuer!o% ser$ arcilla arenosa o limosa. Si se pul#eri!a sin ningún esfuer!o% ser$ arena fina o limo con poco contenido de arcilla. Ensayo de
Equipo 8a"la plana% aprox. @0 x @0 c. /uración 10 inutos. ;tra "ola húeda del taaño de una aceituna se alisa so"re la superficie plana lipia% forando una he"ra. Si se rope antes que el di$etro de la he"ra sea de @ .% ser$ uy seca y se repite e proceso despu,s de rehacer la "ola con $s agua. Esto de"er$ repetirse hasta que la he"ra se ropa cuando tenga exactaente @ . de espesor% indicando un adecuado contenido de huedad. *a he"ra se rehace nue#aente en una "ola y se aprieta entre el pulgar y el )ndice.
Si la "ola es dura de triturar% no se agrieta ni se desenu!a% tendr$ un alto contenido de arcilla. El agrietaiento y desenu!aiento uestran un bajo contenido de arcilla. Si se rope antes de forar una "ola% tendr$ un alto contenido de limo o arena. Si se siente algo espon'oso y sua#e significa que es un suelo orgánico. ;igura *
;igura )
;igura =
Ensayo de la Cinta
Equipo ninguno /uración die! inutos. +on el iso contenido de huedad que el de la prue"a de hacer he"ras% a una uestra de suelo se le da la fora de un cigarro de 1A a 1: . de espesor. /espu,s se aplana progresi#aente entre el pulgar y el )ndice forando una cinta de @ a C . de espesor% teniendo cuidado que se alargue tanto coo sea posi"le. (na cinta larga de A: a @0 c. tiene un alto contenido de arcilla. (na cinta corta de : a 10 c. uestra poco contenido de arcilla. Si no se puede forar la cinta significa un contenido de arcilla despreciable. Ensayo de Sedimentaci$n
Equipo =rasco de #idrio cil)ndrico de al enos de 1 litro de capacidad% con una "ase plana y una a"ertura que pueda ser cu"ierta por la pala de la ano< regla graduada en cent)etro. /uración tres horas Se llena un cuarto del frasco de #idrio con suelo y con agua lipia hasta casi al tope Se de'a epapar "ien el suelo durante una hora% luego% con la a"ertura "ien tapada% se
sacude fuerteente el frasco y despu,s se coloca so"re una superficie hori!ontal. Esto se repite nue#aente una hora despu,s y se de'a reposar el frasco por% al enos% D: inutos. ;igura *
;igura )
8rascurrido este tiepo% las part)culas sólidas se asentaran en la "ase y se podr)a edir con "astante exactitud las proporciones relati#as de arena capa inferior lio y arcilla. Sin e"argo% los #alores se distorsionaran ligeraente ya que el lio y la arcilla se ha"r$n expandido con el agua. Ensayo de La'oratorio Ensayo de Contracci$n Lineal
Equipo ca'a larga de adera o etal con diensiones internas de C0 x D x D c. l x " x h% a"ierta< aceite o grasa< esp$tula. /uración @ a d)as. *as superficies interiores de la ca'a se engrasan para e#itar que el suelo se pegue a ellas Se prepara una uestra de suelo con un contenido óptio de huedad esto es% cuando se estru'a un terrón en la ano% este antiene la fora sin ensuciar la pala de la ano% y cuando cae de 1 etro de altura% se rope en #arios terrones $s pequeños. Esta e!cla de "arro se presiona en todas las esquinas de la ca'a y se alisa cuidadosaente con la esp$tula de tal odo que el suelo llene exactaente el olde *a ca'a llena se expone al sol por @ d)as o se de'a "a'o la so"ra d)as. &arra de Suelo %<>meda?<>meda?Seco
/espu,s de este per)odo% el suelo se ha"r$ secado y contra)do% en una sola pie!a o en #arias pie!as% en este últio caso se epu'an a un extreo para cerrar los #ac)os. Se ide la longitud de la "arra de suelo seco y la contracción lineal se calcula coo sigue
Para o"tener "uenos resultados en la construcción% el suelo de"e contraerse o dilatarse lo enos posi"le. 4ientras ayores son las contracciones del suelo% ayor es el contenido
de arcilla% lo cual puede ser reediado añadiendo arena y>o esta"ili!ador% preferenteente cal. Ensayo del +ri"ado Fúedo Equipo (n 'uego de cri"as estandari!adas con allas diferentes por e'eplo% C.@ % A.0 % 0.DA: y 0.0C@ < un recipiente plano de agua de"a'o de las cri"as< A pequeños "aldes% uno lleno de agua< estufa u hornilla para el secado de las uestras< "alan!a de A a : Gg. con una exactitud de 0.1 gr. coo )nio. /uración 1 a A horas Se pesa una uestra de suelo seca de A Gg. se coloca en el "alde #ac)o y se e!cla con agua lipia *a e!cla de suelo-agua% "ien agitada% se #ierte en las cri"as% las cuales son colocados en orden descendente una so"re otra% con la alla $s fina en la parte inferior% de"a'o de la cual esta el recipiente plano. El "alde es en'uagado con el agua restante% que ta"i,n es #ertida en las cri"as. ;igura
+ada cri"a ha"r$ retenido una cierta cantidad de aterial% el cual es secado en la estufa o la hornilla% luego se pesa con exactitud y se registra el peso. *as part)culas finas que se encuentran en el fondo del recipiente son una e!cla de lio y arcilla% la cual no puede ser separadas con las cri"as. Esta es lle#ada a la siguiente prue"a. Ensayo de Si"onamiento
Equipo (na pro"eta cil)ndrica de #idrio graduada de 1 litro% con un di$etro interior de aprox. C: < un disco de etal circular con una #arilla% que pueda descender dentro del cilindro< un tu"o de goa y platos de desecación resistentes al calor para a extracción del l)quido con el sifón< un relo'< una pi!ca de sal< estufa u hornilla y una "alan!a% coo en el ensayo anterior.
/uración 1 a A horas. (na uestra seca de 100 gr. del aterial fino de la prue"a anterior se pesa cuidadosaente y se de arcilla% y se llena de agua hasta llegar a A00 . +on el cilindro antenido fireente cerrado con la pala de la ano% el contenido se sacude fuerteente hasta o"tener una suspensión unifore de los granos Se coloca la pro"eta so"re una superficie fire a ni#el y se toa el tiepo. /espu,s de A0 inutos% se introduce el disco de etal cuidadosaente para cu"rir el aterial que se ha asentado en el fondo del cilindro% sin dispersarlo. *a arcilla% que est$ toda#)a en suspensión% se extrae por sifonaiento del liquido% que posteriorente se seca y el residuo se pesa. El peso en graos es ta"i,n el porcenta'e de arcilla en la uestra. Pro'etas
An8lisis de la Granulometría
+on los resultados del ensayo del cri"ado húedo y del ensayo de sifonaiento% de una uestra se o"tienen las proporciones relati#as de los diferentes eleentos% definidos por el taaño de sus part)culas% se pueden graficar algunos puntos en un diagraa. *uego se di"u'a una cur#a que pase por cada punto sucesi#aente% dando distri"ución granulo,trica de esa uestra de suelo. Esto se puede repetir para otras uestras en el iso diagraa% indicando el rango de los tipos de suelo anali!ado.
El gr$fico siguiente uestra un e'eplo de un suelo pedregoso H y un tipo de suelo arcilloso +. El $rea so"reada hori!ontalente indica los tipos de suelos adecuados para construcciones de tierra apisonada% ientras que el $rea so"reada #erticalente uestra la tierra apropiada para la fa"ricación de "loques copriidos. &s)% el $rea traslapada es "uena para la ayor)a de construcciones de tierra% por lo que una cur#a 2 que pase por el edio indica un suelo de granulo,tria ideal. Gr8"ico
El propósito de este e'ercicio es deterinar si el suelo disponi"le es adecuado para la construcción Si el suelo es deasiado pedregoso% los espacios #ac)os entre las part)culas no se llenan adecuadaente% al suelo le falta cohesión y en consecuencia es uy sensi"le a la erosión. Si el suelo es deasiado arcilloso% le falta granos grandes que le den esta"ilidad% y por ello es sensi"le a las contracciones y dilataciones. (na distri"ución granulo,trica óptia es aquella en la que la proporción de granos pequeños y grandes est$ "ien "alanceada% pr$cticaente sin de'ar espacios #ac)os% y con suficientes part)culas de arcilla que faciliten una adecuada cohesión. Si los ensayos re#elan una deficiente distri"ución granulo,trica% se puede corregir en cierto grado +ri"ando la fracción pedregosa% si el suelo contiene deasiado aterial grueso< *a#ando parcialente la fracción arcillosa% si hay deasiadas part)culas finas< 4e!clando tipos de suelo de diferente estructura granular. ;igura %&i'l. ().=@
Ensayos de Limites de Atter'erg
Estos ensayos% desarrollados por el cient)fico Sueco &tter"erg% son necesarias para encontrar el contenido de huedad respecti#o al cual el suelo ca"ia de un estado l)quido #iscoso a un estado pl$stico oldea"le% de una consistencia pl$stica a un sólido sua#e que se rope antes de ca"iar de fora% pero se une si presionase% y de este estado a un sólido duro 4ientras los ensayos anteriores deterina"an la cantidad de cada coponente del suelo% las prue"as &tter"erg uestran qu, tipo de ineral arcilloso se encuentra. Esto influye en el tipo de esta"ili!ador requerido.
Para todos los fines pr$cticos% la deterinación del 3l)ite l)quido3 y el 3l)ite pl$stico3 es suficiente% los otros l)ites de &tter"erg no son tan iportantes. Sin e"argo% la deterinación de los l)ites &tter"erg usualente es reali!ada con la fracción de 3ortero fino3 del suelo% la cual pasa por una cri"a de 0.D . Esto se de"e a que el agua tiene poco efecto so"re la consistencia de las part)culas $s grandes. Ensayo del Límite Lí9uido
Equipo un plato cónca#o% con un di$etro de 10 c. y @ c. de profundidad% con la superficie interior lisa o #idriada un ranurador coo se uestra en la ilustración< un recipiente et$lico con una tapa que a'uste her,ticaente por e'eplo una ca'a grande de p)ldoras< un horno para el secado que antenga una teperatura de 110I+< una "alan!a con una precisión de 0.1 gr. coo )nio% preferi"leente de 0.01 gr. /uración aproxiadaente 10 horas. (na uestra de suelo fino aproxiadaente J0 gr. se e!cla con agua pota"le hasta que toe una consistencia de pasta gruesa y que llene uniforeente el plato de tal odo que el centro tenga una profundidad de aprox. J .% y #aya disinuyendo gradualente hacia el "orde del plato. Esta se di#ide en dos partes iguales ediante el ranurador% haciendo una ranura en fora de 5 de un $ngulo de C0I y un espacio #ac)o de A . de ancho en la parte inferior. <ernati#aente se puede utili!ar un cuchillo. El plato se su'eta fireente con una ano y se golpea con la pala de a otra ano% la cual se antiene de @0 a D0 . El o#iiento de"e ser un $ngulo recto respecto a la ranura. Si toa exactaente 10 golpes en hacer que el flu'o de suelo se una% cerrando el espacio #ac)o a una distancia de 1@ % el suelo esta en su liite liquido. Si toa enos de 10 golpes% el suelo est$ deasiado húedo< $s de 10 golpes significa que esta deasiado seco. El contenido de huedad se de"e corregir% por lo cual los suelos húedos pueden ser secados con un e!clado prolongado o añadiendo suelo seco. El proceso se repite hasta que se encuentre el liite liquido. +on una "alan!a precisa% es suficiente toar sólo una pequeña uestra de suelo% recogida de un punto cercano de donde se cerró la ranura *a uestra se coloca en e recipiente que se cierra her,ticaente y se pesa antes que la huedad pueda e#aporarse *uego el recipiente con el suelo se coloca en un horno a 110I+ hasta que el suelo est, copletaente seco. Esto podr)a toar J - 10 horas y puede ser re#isado pesando #arias #eces hasta que el poso perane!ca constante. Ensayo del límite li9uido
+onociendo el peso húedo K1 y el peso seco KA del suelo y el recipiente% y el peso del recipiente lipio y seco Kc% el liite liquido% expresado coo porcenta'e de agua en el suelo% se calcula coo sigue
%lgunos e3emplos de limites líquidos: %rena:
L A a 9A
Limo:
L )A a EA
%rcilla:
L m.s de 6A
Ensayo del Límite Pl8stico
Equipo una superficie plana lisa% por e'eplo una plancha de #idrio de A0 x A0 c< recipiente et$lico% horno para el secado y una "alan!a% igual que para el ensayo del liite liquido. /uración aproxiadaente 10 horas. &proxiadaente : gr. del suelo fino se e!cla con agua para hacer una "ola oldea"le% pero no pega'osa. Esta se aasa entre las palas de las anos hasta que epiece a secarse y agrietarse *a itad de esta uestra se sigue aasando hasta alcan!ar una longitud de : c. y un espesor de C .
+olocada so"re la superficie lisa% la uestra se alisa forando una he"ra con un di$etro de @ . #er las ilustraciones del Ensayo de Hacer Hebras. Si la uestra se rope antes del di$etro requerido de @ .% ,sta ser$ deasiado seca. Si la he"ra no se rope al llegar a @ . o enos% ,sta ser$ deasiado húeda. Se llega al liite pl$stico si la he"ra se rope en dos pie!as de 10 - 1: . de longitud. +uando esto ocurra% las pie!as rotas son colocadas r$pidaente en el recipiente et$lico y se pesa. K1. *os siguientes pasos de secado y pesado del suelo y del recipiente son los isos que del ensayo del liite liquido deterinando los #alores KA y Kc. 8odo el procediiento se repite para la segunda itad de la uestra original. Si los resultados difieren por $s del :6% las prue"as de"en ser repetidas otra #e!. El liite pl$stico es calculado igual que el liite liquido
Indice de Plasticidad
El )ndice de plasticidad 2P es la diferencia entre el liite liquido * y el liite pl$stico P
Esta relación ate$tica sencilla hace posi"le graficar los #alores en un diagraa. *a #enta'a es que se pueden definir aquellas $reas en las cuales ciertos esta"ili!adores son $s efecti#os. Sin e"argo% de"e aclararse que la laterita no se a'usta necesariaente a este diagraa. /e hecho% no hay sustituto a la experientación pr$ctica% utili!ando los esta"ili!adores recoendados al inicio y coen!ado con dosis pequeñas. *a elección de los esta"ili!adores de suelo son tratados con detalle en el siguiente capitulo. Indice pl8stico
Producción de Adobe Tradicional en Egipto (Fotos: K. at!"y# La0ado de los moldes de madera Llenado de los moldes con 'arro !espu#s de alisar la super"icie, retire el molde Ado'es secado al sol listos para la construcci$n
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