INFORME ENSAYOS FEBRERO

UNIVERSIDAD ESTATAL PENINSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL ENSAYOS DE INVESTIGACION DE SUELOS

ENSAYO DE PERMEABILIDAD Permeabilidad, es la propiedad que tiene un suelo de dejar pasar el agua a través de él.

DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD, Generalidades; H. Darcy estableció que la ley que rige rige el flujo del agua a través de los suelos, expresándola como sigue:

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Donde; Q = Gasto que pasa a través de la muestra de suelo,. K = Coeficiente Co eficiente de permeabilidad, i = Gradiente hidráulica A = Área de la sección transversal de la muestra, Esta expresión sólo es válida si el escurrimiento es laminar. El coeficiente de permeabilidad K depende del tamaño y forma de los granos que componen el suelo, de su relación de vacíos del contenido de materia, orgánica y de la temperatura. Siendo este coeficiente distinto para cada tipo de suelo es necesario determinarlo experimentalmente, experimentalmente, mediante pruebas de permeabilidad para cada suelo en particular. Con el objeto de establecer una base de comparación, es necesario expresar el coeficiente de permeabilidad refiriéndolo a la temperatura de 20°C, Si se conoce el valor de K a cualquier temperatura T, su valor a 20°C será:

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Pruebas de Laboratorio: Las pruebas de laboratorio se ejecutan utilizando aparatos especiales llamados permeámetros que pueden ser de carga constarte o de carga variable. La temperatura debe ser lo más constate posible. Los permeámetros de carga constante se usan para ensayos en gravas y arenas. Se determina la cantidad de agua que se recoge en un tiempo t, y conociendo A y L, aplicando la Ley de Darcy, calculamos K. Los permeámetros de carga variable se usan con materiales de poca permeabilidad, de grano fino. El coeficiente de permeabilidad se encuentra por integración de la ecuación de Darcy.


Permeámetro de carga constante Este permeámetro se utiliza para suelos relativamente permeables tales como gravas y arena o mezclas de ambas. El coeficiente de permeabilidad en esta clase de suelos varía entre 10 -2 y 10-3 cm/seg. El procedimiento consiste en someter la muestra, del suelo a un escurrimiento de agua bajo una carga constante. Es necesario conocer el área de la sección transversal de la muestra, su longitud, la carga a que está sometida y la tempera tura del agua.

Equipo; Permeámetro de lucita, diámetro interior de 5 a 10 cm., longitud 20 cm. , dispositivos para desaguar el aparato de exceso de agua, recipientes de descarga, probeta graduada, termómetro, cronómetro, tapón de hule perforado, pisón metálico de 4 cm.de diámetro y 300 gr. de peso, malla N°100, balanza de 2600gr7áe capacidad y 1/10 gr. de sensibilidad. Procedimiento para arenas 1.- Se mide el diámetro promedio del permeámetro y se obtiene su área. 2.- Se coloca la malla en el extremo inferior del permeámetro y se pesa este. 3.- El material de la muestra seca se coloca en capas de 1 cm. de espesor, apisonando cada capa con un número variable de golpes a fin de que la muestra quede uniformemente compactada en todo su espesor. espesor. La primera capa se apisona con 10 golpes dejando dejando caer el pisón de una altura de 4 cm; La segunda capa se apisona con 14 golpes, la tercera con 18 y así sucesivamente con la misma altura de caída (4 cm.) 4.- Se pesa el permeámetro con la muestra compactada; este peso menos el peso del permeámetro vacío es es el peso de la muestra. Se mide la longitud longitud total de la muestra, muestra, (L). 5.--Se satura la muestra por capilaridad sumergiéndola lentamente en un recipiente con agua destilada, procurando que el nivel de la línea de saturación quede arriba del nivel de agua del recipiente, con el objeto de que la saturación se efectúe exclusivamente por capilaridad y la expulsión de aire de la muestra sea más efectiva, efectiva, Al terminar de saturar la muestra, se permite que el agua del recipiente quede arriba del nivel superior de la muestra e inmediatamente se coloca el permeámetro en posición de prueba agregándole agua por la parte superior,. La parte inferior inferior del permeámetro permeámetro debe quedar quedar sumergida dentro dentro de un recipiente que fijará el nivel nivel de descarga. Se deja escurrir el agua por espació de 15 minutos a fin de establecer el régimen y una vez logrado esto, se procede a hacer las mediciones. 6,- Se recoge el agua vertida por el recipiente de descarga durante un tiempo medio "t" en una probeta graduada. 7.- Durante la prueba se mide y se registra la distancia entre el nivel superior del agua en el dispositivo que proporciona la carga constante y el nivel de agua en el recipiente de descarga. Esta distancia "h" es la carga bajo la cual se produce la filtración. Se toma igualmente la temperatura del agua. 8.- Para encontrar el coeficiente de permeabilidad se aplica la fórmula.

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Siendo: Q, el volumen medio; L, la longitud de la muestra; A, el área de la sección transversal de la muestra; h, la carga bajo la cual se produce la filtración; t, el tiempo en el cual se efectuó la prueba. Se calcula el valor del coeficiente de permeabilidad a la temperatura de 20°C por medio de la formula:

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Se repite el proceso anteriormente descrito hasta encontrar una concordancia satisfactoria en los resultados. Así por ejemplo, si tenemos un permeámetro de diámetro inferior = 7.62 cm, y L = 20,4 cm., su área A = 45,6 cm2 y h = 85 cm, y si el tiempo en que recogemos el agua = 4 minuto 240 seg; Ensayo

t seg.

Q cm³

T °C

1

240

825

23

2

240

850

22

3

240

845

21

840

22

Promedio

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                 

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PROCEDIMIENTO PARA GRAVAS. 1.- Para materiales gruesos puede usarse un permeámetro de mayor diámetro, siendo su procedimiento semejante al de los suelos finos. 2- La medición de la carga en un permeámetro de este tipo el cálculo de la permeabilidad se efectúa en la forma indicada anteriormente. PRUEBAS CON PERMEAMETRO DE CARGA VARIABLE Esta prueba se utiliza para determinar el coeficiente de permeabilidad del suelo, c uando estos son relativamente impermeables tales como mezclas de arenas, limo y arcilla, limo con arcillas, o arcillas simplemente, Es muy importante que las-muestras sean inalteradas. Se mide la cantidad de agua que atraviesa la muestra por medio de un tubo alimentador, en que se lee las diferencias de niveles. Existen dos dispositivos típicos: (a) usados en suelos predominantemente finos, y (b) apropiado para materiales más gruesos, Al ejecutarse la prueba, se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso medida que el agua atraviesa la muestra.


Es indispensable que la temperatura del agua permanezca lo más uniforme posible, entre una lectura y otra; esto a veces se logra introduciendo los permeámetros en un recipiente con agua; también es importante que el agua que sirva para la prueba debe ser desairada. El coeficiente de permeabilidad estará dado por la fórmula:

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Siendo: t = Tiempo de prueba a = Área del tubo vertical de carga A = Área de la muestra L = Longitud h1 = Carga hidráulica al principio de la prueba h2 = Carga hidráulica al final de la prueba

PRUEBA DE PERMEABILIDAD DE CAMPO. Las pruebas de Laboratorio son útiles cuando la estructura que se estudia está formada por un material homogéneo, isótropo o anisótropo, como el corazón impermeable de una presa de tierra, construido con un suelo de un préstamo homogéneo. En cambio, en las formaciones naturales, generalmente compuestas de mantos distintos, con variaciones importantes, tanto en la disposición de los mismos, como eh las características de los materiales, es difícil estudiar el escurrimiento a partir de un número limitado de ensayos sobre muestras inalteradas. En mantos de arena y grava es imposible obtener especímenes sin alterarlos. En estos casos, las pruebas de campo pueden dar resultados más próximos a la realidad. Además, cuando sólo se quiere tener una idea aproximada sobre la permeabilidad de un material se recurre a pruebas de campo, expeditas y rápidas, como los pozos de absorción.

POZOS DE ABSORCIÓN. Esta prueba consiste en hacer pozos de 30 X 30 cm. por ejemplo, que se llenan con agua; por el tiempo que transcurre en ser absorbida esta, se juzga sobre la permeabilidad del material. Estos resultados del ensayo son cualitativos y -sólo representativos de una capa de material del orden de 1 m. Se coloca un puente fijo en el brocal del pozo de prueba a partir del cual se miden los diferentes niveles de agua en función del tiempo. El pozo se llena 3 ó 4 veces antes de tomar lecturas con -objeto de saturar el terreno circundante.


ENSAYO DE DISPERSIÓN Arcillas dispersivas son aquellas que poseen un alto contenido de catión de sodio en la doble capa dé la arcilla, son altamente erosivas por un proceso en los cuales las partículas arcillosas inmersas en agua, son repelidas de ella y entran en suspensión. Los factores que favorecen la formación de suelos dispersivos son: climas áridos y semiáridos, la cercanía del mar, etc. Estas arcillas no pueden ser identificadas a través de los ensayos tradicionales, sino de ensayos especiales como:    

El ensayo del terrón El ensayo del doble hidrómetro El ensayo del total de sales disueltas El ensayo Pinhole

MÉTODO DEL PINHOLE Es una prueba cualitativa desarrollada para la medición directa de la dispersividad de suelos dé grano fino compactado, es el cual bajo una carga hidráulica determinada el agua fluye a través de un pequeño hueco practicado en el espécimen. Si el agua que sale de la probeta es lodosa, efecto producido por la suspensión de los coloides en el agua, la arcilla es dispersiva; si el agua sale completamente clara, la arcilla no es dispersiva.

Equipo:    

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Base rectangular Mástil Soportes Permeámetro miniatura en donde se introduce la muestra, con sus tapas superior e inferior Mangueras Embudo, en donde estará el agua a un mismo nivel, para obtener una carga hidráulica constante Bureta para medir las cargas hidráulicas -Pernos sujetadores, agua destilada (unos 6 litros), cilindro graduado para recolectar el agua de salida Botellas de vidrio de 1 litro de capacidad aguja de 1m.m. de diámetro Cono de bronce, rejilla, reloj


Preparación de la probeta: a) La muestra puede ser alterada o inalterada, siempre preservada para que no pierda su contenido de humedad natural. Se hacen cilindros de 38 m.m.de longitud y 33 m.m.de diámetro. b) Si la muestra es alterada, pasarla por la malla No.10 c) Se determina la humedad del suelo y se le agrega agua destilada hasta llevarlo al límite plástico. Se debe dejar la muestra en curado por lo menos durante 24 horas. d) Se prepara la probeta con la densidad seca máxima del Proctor Standard e) Se coloca la muestra en el .cilindro y luego el cono en la parte superior, con la presión de los dedos f) Con una aguja o alambre esmerilado en su punta, se le práctica un agujero a la probeta a través del cono g) Se colocan las rejillas metálicas tanto en el techo como en la base de la probeta, luego los filtros de grava de 1/4 a 3/8 pulgada.

Resultados Para poder determinar el grado de dispersión utilizamos la tabla del ASTM, la cual clasifica el grado de dispersividad por el caudal de salida de la perforación. También se determina el grado de dispersividad por medio del ábaco en el cual consta la carga hidráulica (en pulgadas) ubicado en la abscisa y el caudal en las ordenadas.

FALLAS DE LAS PROBETAS EN EL ENSAYO PINHOLE Las probetas pueden fallar por razones diferentes a la dispersividad, entre ellas:  

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Pobre distribución granulométrica, o alto porcentaje de limo y arena, Mala compactación, sobre todo cuando se trabaja en la parte seca de la curva humedad=densidad Falla de la probeta porque se trata de una arcilla dispersiva. En este caso falla bajo cualquier condición de compactación. La dispersividad se reconoce a través de la turbidez del agua que sale de la perforación realizada en la probeta.




Si la arcilla no es dispersa, el agua que sale de la perforación es clara.


ESCLEROMETRIA Rebote Esclerométrico. El modo de trabajo del martillo de rebote también llamado Martillo Schmidt o Martillo Suizo está ilustrado en la figura.

El mecanismo consiste en los siguientes componentes principales:    

armazón completo barra de deslizamiento martillo y resorte.

Para elaborar las pruebas, la barra de deslizamiento debe de estar extendida del cuerpo del aparato y puesta en contacto con la superficie de concreto.


Una representación detallada del esclerómetro es la siguiente:

DETALLE DEL INTERIOR DEL MARTILLO DE REBOTE

Cuando la barra de deslizamiento está extendida, un mecanismo conecta el martillo a la parte superior de la barra. El cuerpo del instrumento es presionado contra la superficie de concreto. Esta acción causa una extensión del resorte conectado al martillo.


Cuando el cuerpo es presionado hasta su limite el resorte es soltado y este hala el martillo hacia la superficie de concreto. El martillo impacta el área de la barra y rebota. La clave, para entender las limitaciones de este método, son los factores que influencian las distancias de rebote. Desde un punto de vista fundamental la prueba es una relación compleja entre carga de impacto y una onda propagada. La distancia de rebote depende de la energía cinética en el martillo después de que es impactado con la barra, y cuanto de esta energía es absorbida durante el impacto. Parte de la energía es absorbida por el mecanismo de fricción en el instrumento, y otra por la interacción de la barra de desplazamiento con el concreto. De esta manera la energía absorbida es relacionada con la resistencia y dureza del concreto. Una baja resistencia y dureza absorbería más energía que un concreto de alta resistencia y dureza. Entonces una baja resistencia se reflejaría en un bajo número de rebotes. También puede ocurrir que concretos con diferentes resistencias pero igual dureza tengan diferente número de rebotes, así como que concretos con igual resistencia, tengan diferente dureza y tengan el mismo número de rebotes. Se deduce que los agregados influyen en la dureza, es necesario que se relacionen las pruebas con una misma mezcla. El número de rebotes es influenciado por el área de concreto a tratarse. La prueba es sensible a condiciones locales. Si la barra es localizada sobre una agregado duro, un inusual alto número de rebotes será registrado. Por otro l ado si es agregado muy frágil, un número bajo de rebotes será registrado. Debido a esto el ASTM C 80512 requiere un mínimo de 10 pruebas de rebote para un espécimen. Si una lectura difiere en siete unidades de las demás esta será descartada. Si más de una lectura difiere en siete unidades de las demás todas las lecturas serán descartadas. Como las pruebas de rebote son tomadas en la superficie de concreto, éstas no representaran la parte interior del concreto, ya que la presencia de una superficie carbonatada podría ser el resultado de un mayor número de rebotes que no estarían reflejados en el interior del concreto. También la existencia de superficies secas o distintamente curadas influenciaría en los resultados, así como una superficie del concreto rugosa deberá ser nivelada antes de ser probada, ya que los desniveles podrían dar una mala interpretación de su resistencia. Finalmente el número de rebotes será afectado por la orientación que tenga martillo de rebote.


RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL HORMIGON










INFORME ENSAYOS FEBRERO

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