UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO BOLÍVAR ESCUELA CIENCIAS DE LA TIERRA DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA ENSAYOS DE MATERIALES
PROFESOR(a):
PREPARADO POR:
Alexi Miro
-Contreras, Ariana C.I:19.875.964. -Guariguata, Alexdrinex. C.I: 19.139.857.
Sección 01
-Vargas, Arquímedes. C.I: 19.708.674
Ciudad Bolívar - Mayo del 2010
1- Definiciones. Es el peso por metro cúbico o por centímetro cúbico del suelo en el campo, incluyendo el agua que contiene. W Densidad “in situ”:
Hum
T
V h
Humedad: Es la cantidad de agua contenida por volumen de suelo.
Densidad seca: Es el peso del material sólido por metro cúbico o por centímetro cúbico de suelo en el campo. sec a
Hum
1 w
2- Métodos para determinar la densidad “in situ”. 2.1- Método del aceite. Es aplicable a los suelos finos, que sean impermeables al aceite. Consiste en hacer un hoyo en el suelo y determinar su volumen introduciendo aceite en este. Procedimiento: 1- En un cilindro graduado vertemos cierta cantidad de aceite y leemos el volumen ocupado por el aceite (lectura inicial).
2- Se nivela la superficie del suelo y colocamos la placa de 4 pulgadas de diámetro. 3- Cavamos un hoyo de 5 cm a 8 cm de profundidad aproximadamente, recogiendo el suelo que se vaya extrayendo, y introduciéndolo dentro de un embase herméticamente cerrado para posteriormente determinar su peso. 4- Se vierte el aceite dentro del hoyo hasta que quede a nivel con la superficie del suelo.
5- Se lee el volumen de aceite que quedo dentro de la cilindro y por diferencia se determina el volumen de aceite en el hoyo. 6- Con el peso de la muestra determinado y haciendo uso de la formula de densidad se determina la densidad “in situ”.
2.2- Método del cilindro. Consiste en obtener una muestra inalterada del suelo haciendo uso de un pequeño cilindro de volumen conocido. Procedimiento: 1. Se alisa la superficie del terreno y se aprieta el molde con el anillo tomamuestras contra el suelo, haciendo una presión moderada.
2. Se abre una zanja alrededor del cilindro
3. Se aprieta el molde contra el suelo, hacia abajo, firmemente, usando la barra de carga si fuera necesario.
4. Se corta la muestra por la parte baja del molde con una pala, cuchillo de carnicero o sierra de alambre y se retira del hoyo.
5. Se quita el anillo superior y se recorta la superficie de arriba; luego, girando el molde para poner la parte de abajo arriba, se quita el anillo.
6. conociendo el volumen del cilindro y su peso, por diferencia de pesos se determina el peso de la muestra. 7. Luego se sustituye en la formula de densidad y se obtiene la densidad in situ.
2.3- Método del balón de caucho. A través de este método, se obtiene directamente el volumen del agujero dejado por el suelo que se ha extraído. Por medio de un cilindro graduado, se lee el volumen de agua bombeado que llena la cavidad protegida con el balón de caucho que impide la absorción del agua en el terreno.
2.4- Método de la membrana. Aplicable a suelos donde predomina la grava media y gruesa. Una vez nivelada la superficie, se coloca un anillo metálico de diámetro aproximado de 2 mt. y se procede a excavar el material que encierra el anillo en una profundidad aproximada de 30 cm. Una vez removido el material, se coloca una membrana plástica que se adapta perfectamente al interior del anillo y al fondo de la grava. Esta membrana se llena con agua, registrando el volumen que llena la cavidad y que corresponderá al volumen de material extraído. 2.5- Método del bloque. Este método se usa solamente con suelos de grano fino que se recortan fácilmente en cualquier forma deseada. Procedimiento. 1. Se alisa la superficie del suelo y se marca el contorno de la muestra y se escava una zanja alrededor de la muestra.
2. Se ahonda la excavación y cortan los lados con un cuchillo.
3. Se le separa cortando con el cuchillo u hoja de sierra.
4. Se miden y se anotan las dimensiones y se calcula el volumen de la muestra. 5. Se pesa la muestra y
se determina la densidad “in situ”.
6. Se toma una porción de la muestra y se determina su humedad .
2.6- Método del cono de arena. (A.S.T.M D1556-64) Es un método indirecto que permite conocer el volumen del hoyo usando arena calibrada (arena ottawa).
Procedimiento: En el laboratorio: Para determinar la densidad de la arena utilizada (mediante el frasco): 1. Pesar el frasco de cristal (wf) 2. Pesar el frasco lleno de agua (wf + agua) 3. Determinar el peso del agua (wf + agua) – wf 4. Determinar el volumen del agua 5. Pesar el frasco lleno de arena (wf + arena) 6. Calcular el peso de la arena (wf + arena) – wf 7. Emplear la formula de densidad = peso de la arena/volumen del frasco.
Para determinar la densidad de la arena (mediante el cono): 1.
Pesar el cono (wc)
2.
Verter parafina dentro del cono
3.
Pesar el cono + la parafina = (wc + parafina)
4.
Determinar el peso de la parafina = (wc + parafina) – wc
5.
Determinar el volumen de la parafina, conocido la densidad de lamisca (0.96)
6.
Verter agua dentro del cono
7.
Pesar cono + parafina + agua (wc + parafina + agua)
8. Establecer el peso del agua = (wc + parafina + agua) - (wc + parafina) 9.
Determinar el volumen de agua
10. Calcular el volumen del cono = volumen de agua + volumen de la parafina 11. Pesar el cono lleno de arena (wc + arena) 12. Peso de la arena = (wc + arena) - (wc) 13. Luego, la densidad de la arena = peso de la arena/volumen del cono.
En campo: 1. Escoger la zona de estudio. 2. Colocar la placa metálica sobre una superficie plana, firme y horizontal, se extrae el material y se debe guardar en un envase hermético.
3. Colocar sobre la placa metálica el cono, con la válvula cerrada, unido al frasco con la arena, cuya densidad es conocida.
4. Abrir la válvula para que escurra la arena hasta llenar el espacio, dejado al sacar la muestra. Luego, cerrar la válvula y levantar el equipo.
5. Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final.
Determinar el volumen del hoyo: 1.
Determinar el peso inicial de la arena (obtenida en el tarado del frasco) –
2.
Determinar el peso residual de la arena (peso del frasco con la arena restante peso del frasco.
3.
Peso de la arena usada (diferencia entre el primer paso y el segundo paso) es decir, arena inicial – arena residual.
4.
Pesar la arena extraída del hoyo (peso del envase + muestra)- peso del envase
5.
Volumen del hoyo = peso de la arena usada/densidad de la arena usada
6.
Determinar la densidad húmeda.
2.7- Método del cono gigante. Aplicable a suelos donde predominan las partículas mayores a 50 mm. o en suelos como gravas uniformes, en donde la utilización de la arena no resulta conveniente puesto que esta ocuparía los vacíos que originalmente poseen las gravas. En reemplazo de arena, es común utilizar gravilla o bolitas de vidrio. 2.8- Método de la parafina. Se aplica cuando se tiene una muestra inalterada de un suelo. Consiste en revestir la muestra con parafina y obtener su volumen introduciéndola dentro de un cilindro graduado.
Procedimiento: 1. Se extrae una pequeña muestra inalterada de suelo húmeda y se pesa. 2. Se cubre la muestra con parafina y se pesa. 3. Se vierte en un cilindro graduado cierta cantidad de agua (lectura inicial) 4. Se introduce la muestra de suelo cubierta con parafina en el cilindro y se lee el nuevo volumen (lectura final) 5. Se resta lectura final – lectura inicial y se obtiene el volumen de la muestra con parafina 6. Se determina el volumen de la parafina, previamente conocida la cantidad de parafina usada para cubrir la muestra 7. Restar al volumen de la parafina con muestra el volumen de la parafina y se obtiene el volumen de la muestra.
2.9- Método del densímetro nuclear. La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo
Existen tres formas para hacer las determinaciones, retrodispersión, transmisión directa y colchón de aire, entregando resultados satisfactorios en espesores aproximados de 50 a 300 mm.
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Procedimiento:
1. Se selecciona un lugar de ensayo donde el medidor quede ubicado a más de 150 mm. de distancia de cualquier proyección vertical. 2. El lugar a ensayar, deberá ser removido de todo material suelto y disgregado. 3. El área horizontal será la necesaria para acomodar el medidor, aplanándola hasta dejarla lisa de modo de obtener el máximo contacto entre el medidor y el área a ensayar. 4. El máximo hueco por debajo del medidor no podrá exceder los 3 mm., en caso contrario, se rellenará con arena fina para emparejar la superficie. 5. Finalmente, se asienta y estabiliza el medidor para tomar una o más lecturas de 1 minuto cada una.
2.10- Densímetro electrónico (EDG) Es una alternativa no nuclear a las mediciones nucleares en la determinación de las propiedades físicas de los suelos compactados usados en las bases, sub-bases y fundaciones.
Principio de operación: 1. Mide las propiedades dieléctricas de los materiales compactados y su humedad usando alta radiofrecuencia entre los juegos de electrodos. 2. Las características dieléctricas medidas son comparados con un "modelo de suelo", que es una calibración especifica de un tipo de suelo, con un set de características dieléctricas previamente medidas y únicas que representan el set de valores de densidad y contenido de agua. 3. Un algoritmo mide la densidad húmeda y seca, el contenido de humedad y los valores porcentuales de compactación.
