Ensayos de Laboratorio Ingeniería Civil UCV

DOCENTE: ING. RICARDO DELGADO ARANA

INTRODUCCION A LA INGENIERIA

ENSAYOS DE LABORATORIO

1. GENERALIDADES

Los ensayos se hacen para la clasificación general de los suelos, para el

control de la construcción y para determinar la resistencia del suelo.

2. CLASIFICACION DE ENSAYOS

2.1. Ensayos Generales

Estos ensayos se usan para identificar suelos de modo que puedan ser

descritos y clasificados adecuadamente. Los ensayos generales son:

- Ensayo del Peso Especifico.

- Análisis de Granulométrico.

- Ensayos de la plasticidad.

2.2. Ensayos para la Inspección ó Control

Estos ensayos se usan para asegurar que los suelos se compactan

adecuadamente durante la construcción, de modo que se cumplen las

condiciones impuestas en el proyecto. Estos ensayos son:

- Ensayo del Contenido de Humedad.

- Determinación del peso unitario o densidad.

- Ensayo de compactación para el contenido optimo de humedad.

2.3. Ensayos De Resistencia

Estos ensayos se usan para determinar la capacidad de carga de los suelos y

si son adecuados para usarlos en la construcción. Los ensayos de Resistencia

son:

- Ensayo de California Bearing Ratio (CBR)

- Ensayo de comprensión con muestra no confinada.

- Ensayo de carga sobre una placa.

- Ensayo con tráfico.



3. CANTIDAD DE SUELO NECESARIA EN LOS ENSAYOS

El proceso de reducir una muestra representativa a un tamaño conveniente, o

de dividirá en dos o más partes con el fin de efectuar ensayos con ellas, recibe

el nombre de cuarteo

3.1. Cuarteo de muestras que pesan más de 50 kg.

- Se mezcla y amontona la muestra sobre la lona. Las paladas deben

verterse en el centro formando un cono, de modo que el suelo al mezclarse

ruede hacia la base por todas las direcciones.

- Aplastar el cono con una pala, extendiendo el material y formando una capa

circular de espesor uniforme.

- Se inserta un palo o tubo bajo el centro de la pila (por debajo de la lona) y se

levantan ambos extremos, quedando dividida la muestra en dos partes. Se

saca el palo dejando la lona con un doblez.

- Se inserta de nuevo el palo bajo el centro de la pila, debajo de la lona,

formando ángulo recto con la primera división, y otra vez se vuelven a

levantar ambos extremos. La muestra queda dividida en cuatro partes.

- Se descartan dos cuartas partes situadas diagonalmente, teniendo cuidado

en limpiar la lona de finos.

- El material que queda se vuelve a mezclar tomando paladas

alternativamente de cada una de las dos cuartas partes. Se repite el

proceso de cuarteo hasta que la muestra queda reducida al tamaño

deseado.

3.2. Cuarteo de muestras que pesan de 10 a 50 kg

- Se apila la muestra sobre la lona y se mezcla elevando alternativamente las

esquinas de esta tirando hacia la muestra, como si se tratara de doblar la

lona diagonalmente.

- Allanar y cuartear como antes.



3.3. Cuarteo de muestras que pesan menos de 10 kg

- Colóquese la muestra sobre la lona o una hoja limpia de papel. Mézclese

enteramente con la paleta y fórmese un montón cónico.

- Allanar el cono, apretando hacia abajo con la paleta.

- Dividir en cuartos con la paleta y descartar dos de las cuartas partes

opuestas diagonalmente.

4. SECADO DE MUESTRAS

Todas las muestras que se usen para ensayos deben ser secadas al aire o en

estufa.

4.1. Secado al aire

- Para secar el material al aire se coloca en bandejas o se extiende sobre una

lona exponiéndole a los rayos del sol directamente, o a una corriente de aire.

Para acelerar el secado se le agita frecuentemente o se revuelve.

- En atmosfera seca¸ el material se seca también fácilmente dentro del

laboratorio o a la sombra. Un ventilador arrojando aire sobre la muestra,

aumenta grandemente el proceso de evaporación.

- En laboratorios semipermanentes deben construirse anaqueles o estantes

de secado, situándolos en la pared, sobre la estufa, donde circula aire

caliente.

- Cuando el tiempo para secar está limitado y en atmosfera húmeda, puede

ser necesario un secado de muestra al aire, colocándola en la estufa con la

temperatura regulada entre 150°F y 180°F (66°C y 83°C). Esta temperatura

se puede obtener usando solamente un quemador del hornillo o

manteniéndolo la llama baja.



4.2. Secado en Estufa

- Para este tipo de secado se pone la muestra en un recipiente descubierto y

se coloca en la estufa, que se mantiene entre 220°F (105°C) y 250°F

(121°C). Esto requerirá ambos quemadores del hornillo. Algunas muestras

se secan en pocas horas, otras necesitan pasar una noche. No colocar el

recipiente cerca de la llama.

5. ENSAYOS

5.1. Contenido de Humedad

- Objetivo del ensayo

El presente modo operativo establece el método de ensayo para determinar

el contenido de humedad de un suelo.

Determinar la relación expresada como porcentaje del peso del agua en una

masa dada (muestra de suelo) al peso de las partículas solidas.

- Marco teórico

El contenido de humedad (w) es relación entre el peso de agua libre más la

absorbida en la Muestra (Mesh) y el peso de la muestra seca al horno

(Mesd) a una temperatura constante de Aproximadamente 105 ºC ± 5 ºC

durante 16 horas. Si el suelo contiene material orgánico la Temperatura no

debe exceder 60°C para evitar alterar las sustancias que lo constituyen.

La temperatura debe ser, por norma, de 110±5 °C. El secado a esa

temperatura evapora Solo el agua libre más la absorbida en los poros, el

agua químicamente ligada permanece en El suelo a esa temperatura lo

indica que existe una cantidad apreciable de agua en el suelo Después de

secado al horno a 110°C.

5.2. Granulometría




Los ensayos granulométricos tienen por finalidad determinar en forma

cuantitativa la distribución de las partículas del suelo de acuerdo a su

tamaño.

Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo

que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta

el de 74 mm (N°200).

- Marco teórico

Según Sean Las Características De Los Materiales finos de la muestra, el

análisis con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte

de ella después de separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado

no se puede determinar por examen visual, se seca en el horno una

pequeña porción húmeda del material y luego de examina su resistencia en

seco rompiéndola entre los dedos.

Si se puede romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión

de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo

lavado.

5.3. Limite plástico e índice de plasticidad


Es la determinación en el laboratorio el límite plástico de un suelo y el

cálculo del índice de plasticidad (IP) si se conoce el limite liquido (LL) del

mismo suelo.

- Marco teórico

Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo

pueden existir 4 estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo

se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco

a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y

finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición

de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg.



Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del terreno y

su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de 3mm

de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres

límites:

a) Límite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un

estado plástico y puede moldearse. Para la determinación de este límite

se utiliza la cuchara de Casagrande.

b) Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un

estado semisólido y se rompe.

c) Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un

estado semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder

humedad.

5.4. Gravedad especifica de los suelos


Este método operativo es utilizado para determinar el peso especifico de los

suelos por medio del picnómetro, siendo el peso especifico, la relación entre

el peso en el aire de cierto volumen de sólidos a una temperatura conocida

y el peso en el aire del mismo volumen de agua destilada y a la misma

temperatura.

5.5. Compactación de suelos en el laboratorio utilizando una energía

modificada


Ensayo que abarca los procedimientos de compactación usados en

laboratorio para determinar la relación entre el contenido de agua y peso

unitario seco de los suelos compactados en moldes de 4 ó 6 pulgadas de

diámetro con un pisón de 10lbf.



5.6. Ensayo para determinar la densidad de los suelos en el campo por el

método del cono de arena MTC E117-2000 – ASTM D1556


Se usa el método de ensayo estándar para determinar la densidad y peso

unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena.

5.7. CBR de los suelos (laboratorio) MTC E132 2000 –ASTM D1883 –

AASHTO T193.


Es el ensayo que determina el índice de resistencia de los suelos,

denominado valor de relación de soporte o CBR (California Bearing

Ratio). Ensayo que se realiza en el suelo preparado en laboratorio, en

condiciones determinadas de humedad y densidad; idénticamente se realiza

en muestras inalteradas

5.8. CBR en el terreno (CBR IN SITU) MTC E 133 – 2000 – ASTM D 4429


Este procedimiento es para determinar la relación de soporte CBR in situ,

mediante la comparación entre la carga de penetración del suelo y la de un

material estándar de referencia. Este método de ensayo sirve para la

evaluación de la calidad de la subrasante, de la base y la sub base.

5.9. Peso unitario y vacio de los agregaos MTC E 203 – 2000 – ASTM C 29


Método para determinar el peso unitario suelto o compactado y el porcentaje

de vacios de los agregados finos, gruesos o una mezcla de estos

agregados.

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