TABLA DE CONTENIDO

1. ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL .................................................................... 3

2. ANLISIS GRANULOMTRICO .......................................................................... 4

3. CUARTEADORES ................................................................................................ 7

4. CONSISTENCIA ................................................................................................... 7

4.1 ENSAYO DE LMITE LQUIDO ....................................................................... 8

4.2 ENSAYO DE LMITE PLSTICO .................................................................. 15

4.2.1. NDICE PLSTICO ............................................................................... 18

4.3 DETERMINACIN DEL LMITE DE CONTRACCIN .................................. 18

5. PESO ESPECFICO (GRAVAS) ......................................................................... 35

6. PESO ESPECFICO DE MATERIAL FINO (ARENAS)....................................... 36

7. PESO ESPECFICO DEL SUELO (ARCILLAS Y LIMOS) ................................. 40

8. PESO UNITARIO DEL SUELO CON PARAFINA ............................................. 41

9. ENSAYO DE COMPACTACIN (PROCTOR STANDARD, MODIFICADO) ...... 42

9.1 PROCESO DE COMPACTACIN EN CAMPO ............................................ 50

9.1.1. CLASIFICACIN DE LAS MQUINAS DE COMPACTACIN ............. 51

9.1.2. MQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESIN ESTTICA ............... 51

9.1.3. MQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO ................................. 53

9.1.4. MQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACIN ............................. 54

9.2 MTODOS DE CONTROL DE COMPACTACIN EN EL CAMPO .............. 56

10. CAPACIDAD PORTANTE DE LOS SUELOS. ENSAYO DE C.B.R ................ 57

11. ENSAYO DE ABRASIN. ................................................................................ 62

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LABORATORIO DE MECNICA DE SUELOS.

1. ENSAYO DE HUMEDAD NATURAL.

Definicin de la humedad.- La humedad es el contenido de agua que tienen los suelos.

Equipo:

a.) Recipientes para humedades (taras). b.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). c.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C. d.) Formularios. e.) Pinza o guantes para sacar la muestra del horno.

Procedimiento:

Traer una muestra del campo en estado hmedo o en su condicin natural y determinar su porcentaje de humedad. Para esto previamente se determina el peso del recipiente (tara) y posteriormente el peso del recipiente + peso inicial hmedo, una vez determinado estos dos pesos lo introducimos al horno para que en un tiempo mnimo de 12 horas saquemos la muestra con una pinza o guante, despus se determina el peso del recipiente + peso inicial seco, y finalmente mediante se procede a copiar estos datos en un formulario y calcular el peso inicial hmedo, el peso inicial seco y el porcentaje de humedad. Se pueden tomar tantas muestras como se crean necesarias, generalmente se toman de dos a tres muestras para sacar un promedio y tener una mejor estimacin de los resultados. Cabe recalcar que el ensayo de humedad aporta con los datos a otros ensayos (Ensayo del C.B.R., Ensayo de Compactacin, Lmite Lquido, Lmite Plstico, entre otros) en donde se requiere el porcentaje de humedad promedio para determinar otros parmetros, a continuacin se detallan las frmulas que se utilizan y un pequeo formato bsico de este ensayo.

Peso Peso Cpsula Peso Cpsula

de + +

Cpsula P. inicial hmedo P. inicial seco

Cpsula N w%

Peso inicial hmedo (Ph):

Ph= (Pt + Ph) - Pt

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Peso inicial seco (Ps):

Ps= (Pt + Ps) Pt

Siendo Pt el peso del recipiente, cpsula o peso de la tara.

Porcentaje de humedad (w%):

w%= * 100%

2. ANLISIS GRANULOMTRICO.

Generalidades.- El anlisis granulomtrico consiste en separar y clasificar por tamaos las partculas de agregados gruesos y finos, utilizando tamices de aperturas cuadradas.

Equipo:

a.) Recipientes para poner muestras. b.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,1g) y capacidad de 20kg. c.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). d.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C. e.) Formularios. f.) Cuarteadores (tamices).

Procedimiento:

Traer una muestra del campo, generalmente se la trae en un saco y dentro del mismo se coloca un papel donde se detalla el proyecto, el tipo de muestra, abscisa, y fecha de recepcin.

Se coloca la muestra en una carreta o se la ubica en el piso y se procede a tamizar; por efectos de rapidez algunos laboratorios cuentan con mquinas cuarteadoras que a travs de la vibracin clasifican el material con mayor celeridad, de ser ese el caso se ubican los cuarteadores que se requieran de acuerdo a la clasificacin del tipo de suelo con la que se present en el diseo, o la que se pretende comprar en las minas o canteras, se recoge del piso con una pala la muestra y se coloca en la mquina, la cual proceder a vibrar y clasificar el suelo.

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Una vez clasificada la granulometra del suelo se procede a pesar el material en la balanza electrnica de 20kg de capacidad, se coloca los pesos retenidos por cada cuarteador y se registran los pesos retenidos parciales en un formulario y posteriormente se procede a calcular.

Para la granulometra de la serie fina se requiere el porcentaje de humedad que tiene la muestra total del suelo en anlisis. Para ello se toman pequeas muestras del pasante del tamiz nmero #4 una vez que se hubiese registrado su peso parcial y se procede de la misma manera que se realiza el ensayo de humedad.

Una vez tomadas las muestras para obtener el porcentaje de humedad, se coge aproximadamente unos 300 gramos (peso inicial hmedo) del pasante del tamiz # 4 despus de haberse registrado su peso en la serie gruesa, y se deja remojando en un pequeo recipiente durante unos quince minutos para que las partculas ms finas como las arcillas puedan asentarse, luego colocando en orden descendente los tamices #10, #40 y #200 se procede a lavar el material (Anlisis con lavado).

Una vez lavado el material fino se lo coloca en un recipiente y se lo mete al horno durante unas doce horas. Luego se saca el material y se lo procede a tamizar por los mismos tamices antes mencionados es decir #10, #40 y #200 y se procede a pesar cada peso retenido en la balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g) y posteriormente se registran estos datos en el formulario y se procede a calcular.

La metodologa para completar la serie fina es calcular el peso inicial seco mediante la siguiente frmula:

Ps= 100%

Luego determinar el peso retenido en el pasante del tamiz #200 y luego calcular los dems parmetros. La forma para obtener este peso consiste en restarle al peso inicial seco los pesos parciales retenidos en los tamices #10, #40 y #200.

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3. CUARTEADORES.

4'' = 101,6mm

3'' = 76,2mm

21/2'' = 63,5mm

2'' = 50,8mm

11/2'' = 38,1mm

1'' = 25,4mm

3/4'' = 19,1mm

1/2'' = 12,7mm

3/8'' = 9,52mm

N4 = 4,76mm

N8 = 2,38mm

N10 = 2,00mm

N12 = 1,70mm

N16 = 1,19mm

N20 = 0,84mm

N30 = 0,59mm

N40 = 0,42mm

N50 = 0,297mm

N60 = 0,246mm

N80 = 0,177mm

N100 = 0,149mm

N120 = 0,125mm

N200 = 0,074mm

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4. CONSISTENCIA.

Por consistencia se entiende el grado de cohesin de las partculas de suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tienden a deformar o destruir su estructura.

La plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino que es circunstancial, as, una arcilla puede parecer un ladrillo resistente cuando est seca y un lodo semilquido cuando est con suficiente cantidad de agua.

Segn su contenido de agua en orden decreciente, un suelo susceptible de ser plstico, puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia definidos por Atterberg:

a.) Estado Lquido.- Con las propiedades y apariencias de una suspensin. b.) Estado Plstico.- En el que el suelo se comporta plsticamente. c.) Estado semislido.- En el que el suelo tiene la apariencia de un slido, pero

aun disminuye de volumen al estar sujeto a secado. d.) Estado slido.- En que el volumen del suelo no vara con el secado.

Por todos estos estados pasa el suelo al irse secando, pero no existen criterios estrictos para fijar sus fronteras; el establecimiento de estas ha de hacerse en forma puramente convencional. Atterberg estableci las primeras convenciones para ello, bajo el nombre de LMITES DE CONSISTENCIA.

Los lmites de consistencia, son representadas por el contenido de humedad y son los siguientes:

Lmite Lquido LL

Lmite Plstico LP

Lmite de Contraccin LC

Lmite Lquido.- Es el lmite entre los estados lquidos y plsticos de un suelo.

Lmite Plstico.- Es el lmite entre los estados plsticos y semislidos.

Lmite de Contraccin.- Es el lmite entre los estados semislidos y slidos.

4.1. ENSAYO DE LMITE LQUIDO.

Mtodo: Standard.

Referencias: A.A.S.H.T.O. T 69-68; A.S.T.M. DM 23-66.

Definicin de Lmite Liquido.- Es aquel contenido de humedad bajo el cual el suelo pasa del estado plstico al estado lquido.

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Equipo:

El equipo consistir de lo siguiente:

a.) Bandeja de evaporizacin: De porcelana de aproximadamente 11,5cm (41/2'')

de dimetro.

b.) Esptulas: Con hoja flexible de 7,62cm (3'') de largo y 1,91cm (3/4'') de ancho.

c.) Aparato de Lmite Lquido (Casagrande): Un aparato mecnico consistente de una copa de bronce montada en un brazo con su soporte y base de caucho duro.

d.) Acanalador: Que a su vez es calibrador.

e.) Recipientes: Adecuados tales como cristales de reloj con tapa que impidan la prdida de la humedad mientras se pesan los materiales.

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f.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g).

g.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C.

Ajuste del aparato mecnico:

El aparato para determinar el Lmite Lquido debe ser revisado antes del ensayo, para cerciorarse de que se encuentra en buen estado.

Utilizando el calibrador del brazo del acanalador y el brazo de ajuste, se calibra la elevacin mxima de la copa con respecto a la base de caucho endurecido, medida desde el punto en que la copa hace contacto con la base, a fin de que esta sea exactamente 1cm. El brazo de ajuste debe ser entonces asegurado por medio de tornillos de ajuste, manteniendo el calibrador en su sitio, la calibracin se comprueba rotando varias veces la palanca.

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Procedimiento:

Tomamos aproximadamente 100g de material seco (arcilla, limo- arcilla) pasante del tamiz N40, se coloca la muestra en la bandeja de evaporizacin, se le agrega 15 a 20cm3 de agua y se mezcla con la esptula hasta obtener una masa uniforme. Se contina aadiendo en cantidad de 1 a 3cm3 cada vez mezclando con la esptula el material despus de cada adicin de agua. La copa del aparato de Lmite Lquido no debe ser usada para mezclar la muestra con agua. En los suelos residuales, se trabaja con el material en estado natural, sacando los grumos o fragmentos grandes.

Cuando se ha mezclado la muestra con suficiente cantidad de agua para obtener una masa uniforme, de consistencia dura, se coloca una pequea cantidad de esta masa sobre la parte de la copa que asienta en la base, se aplasta el material con la esptula hasta emparejar la superficie de forma tal que la torta no tenga ms de 1cm de alto en su superficie ms gruesa, retirando el exceso a la bandeja de preparacin. Se traza un canal sobre el eje de la copa con el acanalador, para evitar que la masa se resbale

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sobre la copa, se pueden hacer hasta seis pasadas del acanalador, ya sea de atrs hacia adelante o viceversa. La profundidad del corte debe aumentar con cada pasada hasta que en la ltima pasada que se haga el acanalador divida a la muestra en toda la longitud del canal.

Rotando la palanca, se hace subir y bajar la copa al ritmo de 2revoluciones/segundo, hasta que la muestra se una en la parte inferior del canal, en una longitud de 1/2''. Se registra el nmero de golpes necesarios para unir la muestra en la longitud indicada y se detiene el contador electrnico de golpes una vez que la muestra se haya unido.

Se divide la muestra en 2 partes iguales (perpendicular al canal) y se toma una rebanada aproximadamente del tamao de la esptula que se extienda de un extremo a otro de la torta, en sentido perpendicular al canal y que pase por el eje donde se traz la lnea que dividi la muestra incluyendo aquella parte en que se cerr el canal, y se coloca en un recipiente adecuado.

Se registra el peso del recipiente donde se colocar la muestra escogida, y consecuentemente el peso del recipiente y el contenido de la muestra. Luego se coloca el material de recipiente en el horno de temperatura a 110C 5C durante 24 horas. Una vez transcurrido este tiempo se vuelve a pesar la muestra para determinar el Peso inicial seco y determinar el porcentaje del contenido de humedad.

Se retira el material sobrante de la copa y se lo vuelve a colocar en el recipiente de porcelana. La copa y el acanalador deben lavarse y secarse para iniciar el siguiente punto.

Se repite el procedimiento anterior aadiendo para cada caso una pequea cantidad de agua, a fin obtener una resistencia de la masa de ensayo ms suave en cada caso, cabe anotar que los golpes para el segundo punto se comenzarn a contar o registrar desde el nmero de golpes en el que se detuvo en contador de golpes cuando se uni la muestra anterior.

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El fin de este procedimiento es obtener por lo menos una muestra cuya consistencia produzca ensayos dentro de cada uno de los siguientes lmites de golpes: 25- 35; 20- 30; 15- 25 (Generalmente se toman dos muestras debajo de los 25 golpes y dos sobre los 25 golpes).

Clculos:

El contenido de agua del suelo debe expresarse como el porcentaje de contenido de humedad, en relacin con la muestra secada en el horno:

w%= * 100% ; Peso del agua= Ph Ps

w%= * 100%

Preparacin de la curva de escurrimiento:

La curva de escurrimiento representa la relacin de su contenido de humedad y su correspondiente nmero de golpes. Se utiliza papel semilogartmico para trazar la curva de escurrimiento, la escala logartmica representar el nmero de golpes y la escala lineal el porcentaje de humedad. Se traza una lnea recta entre los tres o ms puntos marcados.

Lmite Lquido:

El contenido de humedad que corresponde a la intercepcin de la lnea de escurrimiento con la ordenada de 25 golpes debe tomarse como lmite lquido del suelo. En ocasiones por efecto de que se tiene poca prctica o porque el suelo tiene algo de arena fina es difcil obtener una lnea de escurrimiento uniendo los tres o cuatro puntos, en ese caso el profesor William Lambe propuso la siguiente frmula:

L.L= w% *

Donde:

N= Nmero de golpes.

w%= El porcentaje de humedad correspondiente a N.

As por ejemplo si tenemos para 21 golpes un contenido de humedad de 26,4% y para 30 golpes un contenido de humedad de 25,7%, aplicando la frmula se obtiene:

L.L= 26,4 * = 25,85%

L.L= 25,7 * = 26,27%

L.L= = 26,06%

Nota: La aplicacin de esta frmula nos resulta til cuando se presentan las condiciones antes mencionadas, lo ideal es graficar los puntos en el papel semilogartmico y obtener el valor del Lmite Lquido.

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4.2. ENSAYO DE LMITE PLSTICO.

Mtodo: Standard.

Referencias: A.A.S.H.T.O. T 90-56; A.S.T.M. D 424-59.

Definicin de Lmite Plstico.- El Lmite Plstico de un suelo es el menor contenido de agua con el cual el suelo permanece plstico.

Equipo:

El equipo consistir de lo siguiente:

a.) Bandeja de evaporizacin: De porcelana de aproximadamente 11,5cm (41/2'') de dimetro.

b.) Esptulas: Con hoja flexible de 7,62cm (3'') de largo y 1,91cm (3/4'') de ancho.

c.) Superficie para enrollado: Plana de vidrio, o una hoja de papel vidriado para

enrollar la muestra.

d.) Recipientes: Adecuados tales como cristales de reloj con tapa que impidan la

prdida de la humedad mientras se pesan los materiales.

e.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g).

f.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C.

Muestra:

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Se toman aproximadamente 8g de la muestra que ha sido previamente hidratada y mezclada de acuerdo a las especificaciones AASHTO T-89. El material debe retener suficiente humedad para que sea posible formar una bola sin que se pegue demasiado a los dedos al ser aplastado. Cuando se toma la muestra antes de hacer el ensayo del Lmite Liquido, debe dejarse que se evapore el exceso de humedad, al aire libre, hasta completar el ensayo del Lmite Lquido. Si la muestra ha sido tomada despus del ensayo del Lmite Lquido y est demasiado seca como para hacer los rollitos, debe aadirse ms agua.

Procedimiento:

A la muestra de 8g se le dar una forma elipsoidal con los dedos, luego se hace correr est masa entre la superficie de vidrio y la mano, con presin suficiente para permitir que se haya formado un rollo uniforme.

El ritmo de enrollado debe ser de 80 a 90 movimientos completos de la mano hacia adelante y hacia atrs.

Cuando el dimetro del rollo llegue a 3mm se lo rompe en 6 u 8 pedazos, se lo amasa nuevamente con los dedos para volver a la forma elipsoidal y repetir el enrollado. Esto puede ocurrir antes de que el rollo obtenga el dimetro de 3mm. Se considera satisfactorio antes el hilo de 3mm.

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El rollo se desmorona de diferentes maneras, dependiendo de la clase de suelo; algunos de los suelos se disgregan en numerosos fragmentos, otros forman una capa tubular que comienza a romperse en los extremos, continuando hacia el centro hasta que se divide en varias partes. Los suelos muy arcillosos se vuelven duros al aproximarse al Lmite Plstico y finalmente se rompen en varios fragmentos forma de barril de 6 a 9mm de largo.

No debe tratarse de producir la fractura del hilo disminuyendo la velocidad o presin de la mano cuando se ha llegado al grueso de 3mm. Cuando el rollo llega a tener el groso indicado, debe dividrselo en varios fragmentos y formarse la bola nuevamente para repetir el enrollado. Con los suelos de baja plasticidad se puede reducir el grado de formacin, haciendo el hilo con los dedos hasta aproximarse a 3mm.

Se recogen los fragmentos del hilo fracturado y se los coloca en un recipiente destapado. Se pesa la muestra con el recipiente y se anota el resultado en la hoja del informe. A continuacin se seca en horno a 110C la muestra y se pesa la muestra de nuevo una vez transcurrido 24 horas y se registra este nuevo peso. La prdida de peso se anota como el peso del agua.

Clculos:

El Lmite Lquido se calcula expresando como contenido de agua en porcentaje del peso de la muestra secada al horno, en otras palabras se emplea la misma frmula para determinar el porcentaje de humedad, dado las circunstancias de que el Lmite Plstico de un suelo es el menor contenido de agua con el cual el suelo permanece plstico.

L.P. = * 100% ; Peso del agua= Ph - Ps

El Lmite Plstico ser el promedio de las muestras que se realicen en el ensayo.

4.2.1. NDICE PLSTICO.

El ndice Plstico de un suelo se calcula como la diferencia entre su Lmite Lquido y su Lmite Plstico.

I.P.= L.L. L.P.

Est diferencia es el ndice Plstico excepto en los siguientes casos:

a.) Cuando el L.L. o el L.P. no pueden ser determinados, indquese el I.P como No

Plstico (N.P.).

b.) Cuando el suelo es muy arenoso, el L.P. deber determinarse antes del L.L. Si

el L.P. no puede ser determinado, indquese tanto el L.L como el L.P. como N.P.

c.) Cuando el L.P. es igual o mayor que el L.L., indquese el I.P. como N.P.

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4.3. DETERMINACIN DEL LMITE DE CONTRACCIN.

Un suelo muy hmedo al secarse se contrae, en el proceso desecacin. La disminucin de volumen sigue una ley en funcin de la prdida de humedad.

Al llegar a un cierto instante el fenmeno de contraccin cesa aunque el suelo siga perdiendo agua su volumen permanece constante. Al contenido de humedad en esos momentos, expresado en porcentaje del suelo seco se llama Lmite de Contraccin.

Cuando el contenido de humedad es menor al Lmite de Contraccin el suelo cambia de color, se hace ms claro.

Determinacin de la Contraccin Volumtrica.

Referencias: A.A.S.H.T.O. T9268, A.S.T.M. D- 427.

Objetivo:

El Lmite de Contraccin tiene como objetivo obtener el contenido de humedad por debajo del cual no se presenta cambio adicional en el volumen de una masa de suelo y obtener una indicacin cuantitativa del cambio total que puede ocurrir.

Este procedimiento proporciona la informacin necesaria para la determinacin de las siguientes caractersticas de un suelo: Lmite de Contraccin, Relacin de Contraccin, Cambio Volumtrico, Contraccin Lineal.

Equipo:

a.) Escudillas: Escudillas de porcelana una de 11,43cm (41/2'') de dimetro y otra

de 15,24cm (6'') de dimetro aproximadamente.

b.) Esptulas: Una esptula que tenga una hoja de 7,62cm (3'') de ancho aproximadamente.

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c.) Vasitos: Un vasito de porcelana o metlico, con fondo plano de 4,45cm (13/4'') de dimetro por 1,27cm (1/2'') de alto aproximadamente.

d.) Regla: Una regla metlica de 30cm de largo aproximadamente.

e.) Una placa enrazadora: Puede ser una plancha de vidrio u otro material con

tres salientes o pas para sumergir en mercurio el suelo moldeado.

f.) Vaso de vidrio: De 5,08cm (2'') por 2,54cm (1'') de altura, cuyos bordes superiores sean paralelos a su base.

g.) Graduado: Un graduado de cristal, cuya capacidad sea de 25ml y con graduaciones de 0,2milmetros cbicos.

h.) Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g).

i.) Mercurio: Suficiente cantidad de mercurio para llenarse el vaso de cristal.

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j.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C.

Muestra:

Durante el ensayo del Lmite Lquido, tratamos de unir la pastilla a los 25 1golpes, tomando 2 muestritas una para obtener el porcentaje de humedad y la otra para las capas de la cpsula de Lmite de Contraccin. En caso de realizarse el ensayo de manera dependiente al ensayo de Lmite Lquido pesamos en la balanza 30g tamizada por el tamiz N 40.

Procedimiento:

La muestra se colocar en la escudilla de porcelana que tiene 41/2'', mezclndola debidamente aadindole agua en cantidad suficiente para llenar por completo los vacios del suelo, y obtener as una masa de suelo suficientemente pastosa como para llenar el vasito de porcelana sin inclusin de burbujas de aire, este primer procedimiento es vlido si el ensayo se realiza de manera dependiente, en el caso de ser continuo al ensayo de Lmite Lquido este paso se lo realizar dentro del mismo ensayo de Lmite Lquido.

La humedad requerida para producir la consistencia deseada en suelos friables es igual o ligeramente mayor que el Lmite Lquido, y la humedad necesaria para producir la consistencia deseada en suelos plsticos pueden exceder al Lmite Lquido hasta en un 10%.

Las paredes interiores del vasito de porcelana o metal debern ser cubiertas con una delgada capa de vaselina u otro tipo de grasa pesada, a fin de prevenir la adherencia del suelo a sus paredes.

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Una cantidad de suelo hmedo aproximadamente igual a la tercera parte del volumen del vasito se colocar dentro de este y se golpear ligeramente el vasito sobre una superficie firme, encima de la cual se colocarn varias hojas de papel secante u otro material, para suavizar la superficie, a fin de que la masa del suelo se extienda hacia los bordes del vasito de porcelana o metal.

Una cantidad de masa del suelo aproximadamente igual a la primera porcin se aadir prximamente, golpeando ligeramente el vasito, hasta que el suelo se halle debida y uniformemente distribuido, y todas las burbujas de aire sean llevadas a la superficie. Luego se volver aadir mayor cantidad de suelo, golpeando otra vez el vasito hasta que quede completamente relleno y que se observe que la masa de suelo rebasa los bordes del vasito de porcelana. El exceso de suelo deber ser removido utilizando la regla metlica, limpiando las partculas de suelo adheridas a las paredes exteriores de aquel, en caso que no se disponga de la regla metlica se lo podr enrazar con la esptula.

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Una vez llenado el vasito de porcelana o metal con la muestra, se pesar inmediatamente y se registrar este peso como el correspondiente al vasito ms el del suelo hmedo moldeado (Wh + Pr). La masa del suelo deber ser secada al aire a temperatura ambiente hasta que su color cambie de oscuro a claro, este proceso de cambio de coloracin puede durar como mnimo cinco horas, por lo que es necesario recalcar que debe realizarse el ensayo a las 8 o 9 de la maana. Luego se secar la muestra a peso constante en el horno a la temperatura de 110C 5C durante unas 16 a 24 horas, transcurrido este tiempo retiramos la muestra del horno y la pesamos nuevamente registrando este peso como el correspondiente al vasito ms el del suelo seco ( Ws + Pr). El peso del vasito debe ser registrado antes haber colocado la muestra para formar la pastilla.

Para determinar el volumen del suelo hmedo moldeado (Vh), se llenar el vasito de porcelana con mercurio. Para remover el exceso de mercurio se utilizar el plato de vidrio presionando firmemente sobre los bordes del vasito, todo esto se lo realizar dentro de la escudilla de porcelana de 6'' de dimetro para que el mercurio que quede desalojado pueda volver a ser utilizado nuevamente, tambin puede realizrselo dentro de una bandeja de acero inoxidable con dimetro considerable a fin de contar con mayor espacio para realizar estas operaciones.

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El volumen de mercurio de mercurio que quede en el vasito metlico o de porcelana se lo determinar pesndolo en la balanza electrnica y luego dividiendo este peso para su densidad la cual es 13,55g/cm3.

El volumen del suelo seco moldeado deber determinarse sacando el suelo moldeado del vasito de porcelana (operacin que se realiza antes de llenar el vasito de porcelana con el mercurio) y sumergiendo la muestra o la pastilla en el vaso de vidrio lleno de mercurio. Esta operacin se la realiza de la siguiente manera:

El vaso de vidrio se llena de mercurio hasta que rebase y se mueve o retira el exceso presionando sobre los bordes el plato de vidrio que tiene las tres puntas. El mercurio que se adhiera a las paredes externas deber retirarse cuidadosamente.

El vaso de vidrio lleno de mercurio se colocar en la escudilla de 6'' de dimetro y luego sobre la superficie de mercurio se colocar el suelo seco moldeado (pastilla). Este se introducir cuidadosamente en el mercurio utilizando el plato de mercurio que tiene las tres puntas, presionndolo firmemente sobre los bordes del vaso. Ha de evitarse la formacin de burbujas de aire debajo del suelo moldeado.

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El volumen de mercurio que se desaloje del vaso de cristal y quede en la escudilla de 6'' de dimetro se lo pesar y se obtendr el volumen del suelo seco moldeado (Vs) dividiendo ese peso para el peso especfico del mercurio.

Determinamos el porcentaje de humedad de la misma manera que se realiza un ensayo de humedad y obtenemos el porcentaje de humedad del suelo:

%w = * 100% ; Peso del agua= Ph - Ps

%w = * 100%

Clculo del Lmite de Contraccin.

Definicin.- El Lmite de Contraccin de un suelo se define como el mximo como el contenido de humedad mximo bajo el cual una disminucin en el contenido de humedad no causa una reduccin del volumen de la masa del suelo.

Clculo:

El Lmite de Contraccin (L.C.) se lo determinar de la siguiente manera:

L.C. = %w * 100%

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L.CONTRACCION = % w -[( Vh - Vs ) /Ws] * 100%

P. HUMEDO MOLDEADO = [ Wh = PHg QUE LLENA EL RECIPIENTE ]

P. SECO = [ Ws = PHg DESALOJADO EN LA ESCUDILLA ]

LIMITE DE CONTRACCION

PESO DEL RECIPIENTE ( Pr )

RECIPIENTE #

PESO DEL RECIPIENTE + PESO HUMEDO ( Pr + Ph )

PESO DEL RECIPIENTE + PESO SECO ( Pr + Ps )

VOLUMEN SECO = ( Vs = Ws / 13,55 )

PESO DEL AGUA [ PAGUA = ( Pr + Ph ) - (Pr +Ps ) ]

PESO SEC0 [ Ps = ( Pr + Ps ) - Pr ]

% DE HUMEDAD [ % W = ( PAGUA /PS ) * 100% ]

VOLUMEN HUMEDO = ( Vh = Wh / 13,55 )

Nota: El L.C. ser el promedio de las muestras que se tomen.

Potencial de expansin L.C. I.P.

Muy alto < 10 > 32

Alto 6 - 12 25 - 45

Medio 8 - 18 12 - 34

Bajo > 13 < 20

Importancia de los Lmites de Consistencia.

El Lmite Lquido nos puede dar una idea de que si el suelo debe considerarse como orgnico o inorgnico; debe procederse a determinar el Lmite Lquido en dos muestras: una en estado natural y otra desecada previamente en la estufa a 110C 5C, hasta peso constante.

Si ambos Lmites Lquidos son aproximadamente iguales el suelo es totalmente inorgnico, en caso de que la muestra tenga un L.L. 30% menor el suelo es claramente orgnico (excepto en los suelos residuales que no siguen la Carta de Plasticidad de Casagrande).

Los Lmites de Consistencia son en la actualidad uno de los ensayos que ms se realizan en los laboratorios de Mecnica de Suelos, dado a que gracias a la experiencia acumulada en muchas miles de determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea bastante clara del tipo de suelos y sus propiedades.

Adems estos Lmites de Consistencia dan una base para clasificar suelos de grano fino de acuerdo con sus caractersticas de plasticidad.

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Consistencia Relativa.- Los Lmites de Atterberg tambin nos permiten tener una idea de la consistencia de los suelos y con ello preveer los posibles problemas que tenemos que enfrentar. La Consistencia Relativa est dada por la siguiente frmula:

Cr =

De modo que si:

w = L.P. ; Cr = 1

w < L.P. ; Cr > 1

w = L.L. ; Cr = 0

w > L.L. ; Cr < 0 (-)

A medida que el suelo tiene menos humedad, su consistencia relativa es mayor o igual que 1, el suelo es ms duro, y lo contrario, a mayor humedad la consistencia relativa es igual o menor que cero (negativo).

En trminos generales:

Cr Consistencia

0 < 0 Muy blanda

0,5 Blanda

0,5 ~ 0,8 Media

> 1 Dura a muy dura

Tambin podemos determinar el ndice de Liquidez (I.L.) que es relativo a la historia de esfuerzo a que ha estado sometido el suelo. Responde a la siguiente frmula:

I.L. =

Donde:

%w = Humedad natural.

L.P. = Lmite Plstico.

Si I.L. = 0 cercano a cero se considera preconsolidado.

Si I.L. = 1 cercano a 1 se lo considera normalmente preconsolidado.

En este ltimo caso podemos preveer problemas de asentamiento y el Lmite Lquido nos permite tener una idea del ndice de Compresibilidad:

Cc = 0,009 (L.L. - 10); con lo que es posible calcular un asentamiento probable.

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5. PESO ESPECFICO (GRAVAS).

Definicin.- Peso especfico (agregados) de un material es la relacin que existe entre el peso de los slidos de un material y el peso del volumen de agua que dicho slido desaloja.

Equipo:

a.) Una balanza con capacidad superior a los 5kg. b.) Una cesta metlica (red N4). c.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C.

Material:

a.) 5000g secos. b.) Material que pasa el tamiz 11/2'' y se retiene en el tamiz 3/8''.

Procedimiento:

El material lo lavamos, esto con el fin de eliminar los finos, y lo introducimos a un horno a la temperatura de 110C 5C hasta cuando el material se encuentre seco.

Pesamos 5000g y lo sumergimos en agua durante 24 horas; hecho esto procedemos a secar el material con una toalla hasta que pierda el brillo, pesamos dicho material saturado seco en el aire.

Pesamos dicho material en el agua a 25C.

Registrados los 3 pesos, aplicamos las frmulas respectivas para obtener los pesos especficos de (MASA), de (S.S.S.) y aparente, as como el porcentaje de absorcin.

Frmulas:

Gravedad especfica de Masa =

Gravedad especfica Superficie Saturada Seca (S.S.S.) =

Gravedad especfica Aparente =

% de absorcin = * 100%

En donde:

A= Peso en el aire de la muestra secada en el horno.

B= Peso en el aire de la muestra saturada.

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C= Peso en el agua de la muestra saturada.

6. PESO ESPECFICO DE MATERIAL FINO (ARENAS).

Equipo:

a.) Una balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). b.) Matraz o picnmetro de 500ml. c.) Tronco de Cono y varilla de 340g de comprobacin.

d.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C. e.) Tamiz N4. f.) Recipientes.

Procedimiento:

Tomamos aproximadamente 1000g de material seco pasante del tamiz N 4, sometemos a saturacin durante 24 horas en una bandeja.

Extraemos el agua y lo secamos al calor del sol, en muchas ocasiones se lo procede a secar en una cocineta (estufa) para agilitar el ensayo por cuestiones de tiempo.

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Una vez que la muestra se encuentre seca procedemos a colocarla en el cono mediante 3 capas (2 capas de 8 golpes y una capa de 9 golpes; golpeadas con la varilla) si el material se derrumba estar listo para coger 500g, caso contrario se lo volver dejar secando hasta que pierda algo de humedad.

De estar lista la muestra se toman 500g y se lo introduce en el matraz con agua y lo removemos durante 20 minutos con el fin de que salga todo el aire vaco y posteriormente lo dejamos en reposo durante 10 minutos (es preferible colocar una franela debajo para que la superficie externa del matraz no se desgaste), introducimos agua hasta la lnea de aforo, lo removemos para sacar las burbujas de aire, lo pesamos y anotamos (Primer Peso).

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Luego vertimos el material en un recipiente y lo secamos en el horno a la temperatura de 110C 5C hasta cuando el material se encuentre seco, lo pesamos y anotamos (Segundo Peso).

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Una vez obtenidos estos pesos procedemos aplicar las siguientes frmulas para la obtencin del peso o gravedad especfica:

Gravedad especfica de Masa =

Gravedad especfica (S.S.S.) =

Gravedad especfica Aparente =

% de absorcin = * 100%

En donde:

A= Peso en el aire de la muestra secada en el horno.

V= Volumen de la probeta (matraz o picnmetro de 500ml).

W= Peso en gramos o volumen en mililitro del agua aadida.

W= (Peso de la probeta + Peso del material + Peso del agua) (Peso de la probeta + Peso del material).

Nota: Los ensayos de los pesos especficos tanto para las gravas como las arenas son importantes en el diseo de hormign ya que cada material tiene un comportamiento diferente y con estos valores se puede lograr la correcta dosificacin para alcanzar las resistencias que se soliciten; adems del diseo de otras estructuras como muros (los cuales pueden ser estribos para puentes), carreteras, entre otras.

7. PESO ESPECFICO DEL SUELO (ARCILLAS Y LIMOS).

Equipo:

a.) Una balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). b.) Matraz o picnmetro de 1000ml. c.) Termmetro. d.) Horno o estufa de temperatura a 110C 5C. e.) Tamiz N10. f.) Recipientes. g.) Agua destilada. h.) Vaso de precipitacin.

Procedimiento:

Previo a realizar el ensayo debemos calibrar el picnmetro que es el peso del picnmetro lleno con agua destilada a 25C 1C y adems tener 100g secados al horno que sean pasantes del tamiz N 4.

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Una vez que tenemos todos los materiales y equipo necesario empezamos el ensayo escogiendo 25g pasados por el tamiz N 10 de la muestra que se seleccion previamente al ensayo; los 25g los vertimos en el picnmetro de 100cm3 o 100ml de capacidad, le agregamos agua destilada hasta 2 o 3cm sobre el material y lo introducimos en un recipiente con agua (vaso de precipitacin), este a su vez lo ponemos a hervir por el lapso de 20 minutos y transcurrido este tiempo y luego de haber observado la salida del aire, sacamos el picnmetro y le introducimos agua hasta la lnea de aforo, y con un termmetro de 100C procedemos a medir la temperatura hasta cuando est se encuentre a 25 C para luego pesarlo, obtenido este peso aplicamos la frmula para la obtencin del peso especfico. Cabe sealar que para agilitar la salida del aire se puede hacer girar con las manos el picnmetro teniendo debajo una franela y dndole pequeos golpes o palmaditas.

Frmula:

Pe=

En donde:

b= Peso del picnmetro lleno con agua destilada a 25C 1C.

c= Peso del material escogido secado al horno.

d= Peso del picnmetro lleno con suelo y agua a 25C 1C.

8. PESO UNITARIO DEL SUELO CON PARAFINA.

Equipo:

a.) Parafina. b.) Una balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). c.) Una cesta metlica (red N4). d.) Una vela. e.) Una balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,1g). f.) Una regla.

Procedimiento:

Utilizando la esptula separamos un trozo de material de suelo natural dndole una forma de cubo regular cuyos lados midan 4cm, lo pesamos en el aire y registramos este primer peso.

Continuando con el ensayo se procede a cubrir dicho cubo con la parafina derritiendo esta con la vela hasta que se este se encuentre totalmente cubierto, lo pesamos en el aire y registramos este segundo peso.

Colocamos la muestra sobre la cesta metlica para pesarlo en el agua cuidando que esta no toque las paredes del recipiente que contenga el agua ni quede expuesto parte de este en la atmsfera, lo pesamos y anotamos este tercer peso.

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Una vez obtenido estos tres pesos se calcula el peso unitario.

Frmulas:

d= b-a

e=

Pu= (g/cm3)

En donde:

a= Peso de la muestra en el aire.

b= Peso de la muestra en el aire + peso de la parafina en el aire.

c= Peso de la muestra en el agua + peso de la parafina en el agua.

d= Peso de la parafina utilizada.

e= Volumen de la parafina utilizada.

0,89= Densidad de la parafina (g/cm3).

9. ENSAYO DE COMPACTACIN (PROCTOR STANDARD, MODIFICADO).

Definicin.- Es la determinacin de la densidad mxima y humedad ptima.

Generalidades.- La compactacin de los suelos es el incremento artificial de su peso especfico seco por medios mecnicos. Su importancia radica en el aumento de resistencia y de la capacidad de deformacin que se obtiene al sujetar el suelo a tcnicas convenientes que aumenten su peso especfico seco, disminuyendo los vacos, su compresibilidad y su permeabilidad.

La falta adecuada de compactacin es la causa de muchas fallas en el pavimento que se construye de all que la estabilidad de las obras exija entre otras que los terraplenes, las diferentes capas de pavimento (terreno de fundacin, sub-base, base y capa de rodadura) se hallen debidamente compactados.

Fundamentalmente la compactacin de los suelos y las rocas se realizan mediante el empleo de equipos mecnicos, llamados rodillos o cilindros los cuales pueden ser de efecto simple o de efecto dinmico.

Un material al momento de compactarse y con el fin de obtener la mayor densidad posible en el terreno, deber obtener una humedad adecuada la cual se determina previamente en el laboratorio de suelos y se la conoce con el nombre de humedad ptima y la densidad obtenida se la conoce como densidad mxima.

Todo suelo est formado por partculas de gran tamao y formas variadas existiendo entre estos espacios intergranulares llamados vacos, los cuales estn llenos de aire, agua o ambos a la vez, adems sabemos que cuando una masa de suelo est suelto, ocupa mayor volumen, ya que tiene mayor nmero de vacos, en cambio cuando comprimimos esta masa del suelo se hace ms compacta, observndose una reduccin del volumen total, a causa de la disminucin del volumen de vacos, esta

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operacin por medios mecnicos de comprimir una masa de suelo se llama compactacin.

El proceso de compactacin es afectado por una serie de factores entre ellos: el tamao de las partculas del suelo, el mtodo de compactacin, etc., de modo que las mayores densidades se obtendrn a medida que el tamao de las partculas sea mayor.

Si a un mismo suele se somete a distintos procesos de compactacin, se obtendr mayor densidad en los que se genera mayor energa de compactacin (Proctor Modificado).

La energa de compactacin responde a la siguiente frmula:

Ec=

En donde:

V= Volumen del molde.

W= Peso del martillo.

h= Altura de cada del martillo.

N= Nmero de capas.

n= Nmero de golpes por capas.

La compactacin se aplica a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se compacta al suelo natural (como arena suelta).

En la prctica se hace as: Cuando se va a realizar una obra en la que el suelo va ser compactado, se toman muestras de los suelos que se usarn; en el laboratorio se someten estos suelos a distintas condiciones de compactacin hasta encontrar alguna que garantice un proyecto seguro y que pueda lograrse con el equipo de campo existente.

Iniciada la construccin se verifica la compactacin con muestras tomadas al azar del material compactado en la obra, para comprobar si se est cumpliendo con los requerimientos del proyecto.

Ventajas de la Compactacin:

a.) Aumenta el valor soporte y se hace ms estable. b.) Un contacto firme de las partculas. c.) Las partculas de menor dimetro son forzadas a ocupar los espacios vacos

formados por los de mayor dimetro. d.) La masa de suelo se hace ms densa quedando reducida a un mnimo el

volumen de vacos.

Pruebas de Compactacin.- Existen algunos mtodos para reproducir en el laboratorio unas condiciones dadas de compactacin de campo. El primer mtodo es el debido a R. Proctor y se conoce como prueba Proctor Standard. Consiste en compactar el suelo en tres o cinco capas dentro de un molde especificado por medio de golpes de un pisn que se deja caer desde una altura dada.

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En el Proctor existen dos sistemas AASHTO: El Standard y el Modificado, y cada uno a su vez tiene derivados: A, B, C y D. Cuando se requiere mayor trabajo de compactacin se usar el Modificado (AASHTO T-180).

Mtodo A B C D

Material

Molde usado 4'' 6'' 4'' 6''

N de capas 3 3 3 3

N de golpes por capa 25 56 25 56

Energa de compactacin(lb/pie3) 12375 12317 12375 12317

Pasa tamiz N 4 Pasa tamiz N 3/4''

Martillo 5,5 libras - Altura de cada: 12''

STANDARD AASHTO T-99

Mtodo A B C D

Material

Molde usado 4'' 6'' 4'' 6''

N de capas 5 5 5 5

N de golpes por capa 25 56 25 56

Energa de compactacin(lb/pie3) 56250 55986 56250 55986

Pasa tamiz N 4 Pasa tamiz N 3/4''

Martillo 10 libras - Altura de cada: 18''

STANDARD AASHTO T-180

Volumen del molde sin collar.

4''1/30 pie3= 0,000944m3.

6''1/13,3 pie3= 0,002123m3.

Alturas de los moldes sin collar.

4'' 11,6cm aproximadamente 4,57''.

6'' 12cm.

Alturas de los collarines.

4'' 6cm aproximadamente 2,36''.

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6'' 6,5cm.

Dimetros de los martillos= 5,5cm.

Alturas de los martillos.

Standard.53cm.

Modificado...60cm.

Equipo:

a. Martillo metlico de acuerdo al mtodo. b. Molde correspondiente al mtodo. c. Tamices que respondan a los requerimientos de las normas. d. Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0, 1g). e. Balanza electrnica de precisin (sensibilidad de 0,01g). f. Probetas de precisin en mililitros para tomar los porcentajes correspondientes

de agua. g. Horno o estufa de temperatura a 110C 5C. h. Enrazador (Regla de acero endurecido de por lo menos 10 pulgadas de largo). i. Taras. j. Formularios. k. Martillo de hule, esptula, brocha, recipientes de mezclados, franela, cucharon.

Procedimiento:

Habitualmente en los laboratorios se tiende a clasificar la granulometra del suelo y posteriormente se realizan los distintos ensayos segn los requerimientos y exigencias del proyecto, de ser as una vez realizada la granulometra se toman aproximadamente 18000g de muestra si se trata de un material granular como una base y 9000g para suelos finos como es el caso de un suelo natural (rasante); se toman estas cantidades para realizar 3 puntos de ensayo y poder graficar la curva granulomtrica; de no contar con el material suficiente, mnimo se debern tomar 6000g para materiales granulares y 3000g para materiales finos.

Para los suelos granulares se tomarn muestras a partir del tamiz '' es decir pasante del tamiz '' y para los suelos finos se tomarn muestras del material que pase por el tamiz N 4. Este material nos servir para el ensayo de compactacin y posteriormente para el C.B.R., lo hacemos con el fin de obtener las cantidades necesarias del material denominado mezclado y el reemplazo.

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En la prctica generalmente para suelos granulares se aplica el mtodo D del Proctor Modificado y para suelos finos el mtodo A del Proctor Modificado. La eleccin del mtodo depende de la importancia del proyecto, del material, del equipo de compactacin que se cuente en el campo, de la energa de compactacin, etc.

Si se eligi realizar el ensayo con el Proctor Modificado para ambos casos se toman 6000g (suelos granulares) o 3000g (suelos finos) para cada punto.

Una vez realizada la granulometra para el caso de material grueso calculamos las cantidades necesarias tanto de material mezclado como para el reemplazo, este clculo lo hacemos con los porcentajes del pasante y retenido del tamiz '', por ejemplo supongamos que el porcentaje que pasa el tamiz '' es del 60% entonces hay que hacer un reemplazo ya que este supera al 50%; este reemplazo se lo hace con la diferencia del 100% menos el 60% es decir en este caso un 40% y lo multiplicamos por la cantidad de muestra a ensayarse en este caso 6000g es decir:

Material mezclado= 6000g * 60% = 3600g

Material retenido = 6000g * 40% = 2400g (reemplazo).

Para el reemplazo, luego de haber extrado la cantidad necesaria del material mezclado es decir 3600g en este ejemplo, utilizando el tamiz N 4 pesamos la cantidad requerida es decir 2400g retenidos en el tamiz N 4, esta pequea operacin la realizamos alado del recipiente para que no se altere la muestra, ya que el material pasante del tamiz N 4 se desecha, luego de esto procedemos a realizar el ensayo en s mismo en el molde de 6'' de dimetro si es el mtodo D.

Dado que para los materiales finos el tamao de las partculas o su clasificacin empieza a partir del material pasante del tamiz N 4, no existe el reemplazo.

Una vez hecho los respectivos clculos se procede a colocar las muestras en los recipientes de mezclados , le agregamos agua en un porcentaje inicial que en muchos de los casos puede ser de 2,3,5,10,12%, etc. dependiendo del estado del material, es decir si este contiene algo de humedad o se encuentra en un estado seco.

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Dado que son algunos puntos (mnimo 3) se procede a realizar series de porcentajes de agua es decir 2-4-6-8% o 3-6-9-12%, entre otros intervalos, muchas veces se realiza esto porque no existe el material suficiente para realizar los 3 puntos con los 18000g o 9000g, y de ah es conveniente ir agregando agua en el intervalo que se escoja.

Si es el mtodo D Proctor Modificado para suelos gruesos, se mezcla la muestra con agua de manera que esta quede completamente hmeda en forma uniforme, se separan las 5 capas y con un cucharon se las introducen capa tras capa (hasta que se completen el nmero de golpes) en el molde de 6'' de dimetro y se lo riega con el martillo metlico de 10 libras , posteriormente se procede a compactar con este desde una cada libre de 18'' de altura; la compactacin debe ser distribuida a en todo el material cuidando de no solo golpear en el centro sino tambin en los lados.

Una vez compactada las cinco capas se procede a retirar el collarn del molde y se recorta cuidadosamente el suelo con el enrazador para que quede al ras con el borde superior del molde; esto puede lograrse enrasado, tamizando el material que se encuentre mezclado por el tamiz N 4 en la parte superior, colocando el enrazador paralelo a la superficie y golpeando con el martillo de hule varias veces, con la finalidad de cubrir o tapar los espacios vacos.

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Luego de esto se procede a secar las paredes externas del molde con la franela con el propsito de que no se alteren los resultados y posteriormente se procede a pesarlo y anotarlo en el formulario correspondiente, donde se obtendr la densidad hmeda del punto ensayado la cual es la relacin del peso o masa del suelo en (kg) y del volumen del molde sin el collar de extensin (kg/cm3).

Una vez que se haya registrado el peso se procede a sacar la muestra del molde; de la parte central se tiende a desmenuzar con el martillo de hule los brumos, ya que es ah donde se concentran las humedades y tamizando esta por el tamiz N 4 se toman dos muestras representativas de humedades, cuyo promedio conjuntamente con la densidad seca representan un punto en el plano Humedad- Densidad Seca.

El proceso se repite y se incrementar agua hasta conseguir que en un determinado punto baje el peso del material o en su defecto, as suba el peso, conseguir que baje la

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densidad seca ya que la misma est en funcin de la humedad y de la densidad hmeda.

Los puntos que se requieran para graficar la curva nos permitirn obtener la mxima densidad seca y la humedad ptima. Pasado este punto la densidad ir disminuyendo. A este tramo que sigue despus de la densidad mxima se la llama: TRAMO DE SATURACIN.

La frmula para calcular la densidad seca en cada punto es la siguiente:

Ds= 100%

9.1. PROCESO DE COMPACTACIN EN CAMPO. La compactacin se define como un proceso mecnico mediante el cual se logra la densificacin del suelo al reducirse los espacios vacos por la expulsin de parte del aire contenido en ellos a travs de la aplicacin de una determinada carga. No todo el aire puede ser expulsado durante este proceso por lo que el suelo se considera parcialmente saturado. Este proceso, para obtener un mejor resultado, implica el uso de las distintas de compactacin que se detallan a continuacin.

9.1.1. CLASIFICACIN DE LAS MQUINAS DE COMPACTACIN. Las mquinas compactadoras segn sus diferentes principios de trabajo se clasifican por:

a.) Presin esttica. b.) Impacto. c.) Vibracin.

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Las primeras trabajan fundamentalmente mediante una elevada presin esttica que debido a la friccin interna de los suelos, tienen un efecto de compactacin limitado, sobre todo en terrenos granulares donde un aumento de la presin normal repercute en el aumento de las fuerzas de friccin internas, efectundose nicamente un encantamiento de los gruesos. Las segundas, de impacto, trabajan nicamente segn el principio de que un cuerpo que choca contra una superficie, produce una onda de presin que se propaga hasta una mayor profundidad de accin que una presin esttica, comunicando a su vez a las partculas una energa oscilatoria que produce un movimiento de las mismas. Las ultimas, o sea, las de vibracin, trabajan mediante una rpida sucesin de impactos contra la superficie del terreno, propagando hacia abajo trenes de ondas, de presin que producen en las partculas movimientos oscilatorios, eliminando la friccin interna de las mismas que se acoplan entre s fcilmente y alcanzan densidades elevadas. Es pues, un efecto de ordenacin en que los granos ms pequeos rellenan los huecos que quedan entre los mayores. Por lo tanto, ya vemos que segn sea el material, capaz de ser ordenado o no, este sistema de compactacin por vibracin, ser ms o menos efectivo. 9.1.2. MQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESIN ESTTICA.

Entre las mquinas que compactan por presin esttica se consideran las siguientes:

a.) Apisonadoras clsicas de rodillos lisos. b.) Rodillos patas de cabra. c.) Compactadores de ruedas neumticas.

Los compactadores de ruedas neumticas a su vez se clasifican en:

Compactadores de ruedas neumticas autopropulsadas.

Compactadores de ruedas neumticas remolcados.

a.) Apisonadoras clsicas de rodillos lisos.- En estas apisonadoras la caracterstica ms importante es la presin que ejercen sobre el terreno. Se considera un rea de contacto en funcin del dimetro de los rodillos, peso de la mquina y tipo de suelo, a travs del cual se transmite la presin esttica. Estas mquinas, aunque son muy empleadas, la verdad es que su efecto de compactacin alcanza muy poca profundidad en suelos coherentes. En los no coherentes, causan desgarros en la superficie, transversales a la direccin de la marcha, destruyendo de esta manera parte de su propio trabajo. Sin embargo son tiles para el planchado, de macadam y sellado de superficies regadas con emulsiones asflticas. Su utilizacin mxima la tienen hoy da en las primeras pasadas de compactacin de aglomerados asflticos. Existen combinaciones de los triciclos de 16T con los tamaos de 10T siendo suficientes para compactar con cuatro a seis pasadas capas de 1~9 centmetros. Para que no se adhiera la mezcla asfltica van provistas de depsitos de agua que mojan constantemente los rodillos. La pericia del maquinista es muy importante, sobre todo, para borrar sus propias huellas y no enrollar el material delante de los rodillos, para lo cual hay que esperar a que la mezcla se enfre algo y alcance la temperatura adecuada.

b.) Rodillos patas de cabra.- Estos compactadores concentran su peso sobre la pequea superficie de las puntas tronco cnicas solidarias al rodillo, ejerciendo por lo tanto unas presiones estticas muy grandes en los puntos en que las mencionadas partes penetran en el suelo. Conforme se van dando pasadas y el material se

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compacta, dichas partes profundizan cada vez menos en el terreno, llegando un momento en que no se aprecia mejora alguna, pues la superficie, en una profundidad de unos 6 centmetros siempre quedara distorsionada. Al pasar la mquina sobre la nueva tongada de material se compacta perfectamente esa superficie distorsionada de la capa anterior. Este tipo de compactador trabaja bien con suelos coherentes, sin piedras, en capas de 20 cm. Con humedad adecuada, se consiguen resultados satisfactorios en unas 8~10 pasadas. Debido a su alta presin especifica (15~30 kg/cm2) y a los efectos de amasado que producen las partes, compactan bien los suelos altamente plsticos, con poco contenido de agua e incluso pobres de aire y de vacos. Como se trata de una mquina muy sencilla y robusta, el rendimiento que se obtiene es francamente bueno. Los pesos de estos compactadores utilizados oscilan entre 1000 y 8000 kg, pudiendo acoplarse en paralelo o en tambin varias unidades pare obtener mejores rendimientos. Existen varios tipos de compactador fundados en el mismo principio, con los que se consiguen tambin presiones especficas altas, slo con modificar las superficies de contacto tales como rejas, trenes de ruedas pequeas, etc.

c.) Compactadores con ruedas neumticas.- Estas mquinas trabajan principalmente por el efecto de la presin esttica que producen debido a su peso, pero hay un segundo efecto, debido al modo de transmitir est presin por los neumticos que tiene singular importancia. Las superficies de contacto de un neumtico dependen de la carga que soporte y de la presin a que este inflado, pero la presin que transmite al suelo el neumtico a travs de la superficie elptica de contacto no es uniforme. Por lo tanto y para simplificar el problema se emplea el trmino presin media de contacto que se obtiene dividiendo la carga sobre cada rueda por la superficie de contacto. Estas superficies de contacto se obtienen pare las diferentes presiones de inflado y cargas sobre rueda, marcando las huellas de contacto sobre una placa de acero con el neumtico en posicin esttica. Es norma general esperar una presin del orden del 90 % de la presin en la superficie a profundidades de 70 cm y actuando en un ancho de unos 2/3 del ancho de la huella del neumtico. Esto obliga a las mquinas compactadoras de estos tipos a procurar un cierto solape entre las huellas de los neumticos delanteros y traseros. Un compactador de neumticos inflado a poca preside da unas superficies de contacto cncavas y en los bordes del neumtico, en los que la cubierta recibe el apoyo estructural de los laterales aparecen unas presiones horizontales adicionales que ayudan al asentamiento de las partculas y a su mezclado. Los neumticos para compactadores deben ser de banda de rodadura ancha y lisa y capaces de ejercer una presin media de contacto entre 60 y 90 p.s.i. uniformemente sobre la superficie de contacto ajustando lastre y presin de inflado.

Compactadores de ruedas neumticas autopropulsadas.- Equipados generalmente con dos ejes, con pesos normales entre 9 y 15 toneladas y con 8 hasta 13 neumticos, son apropiados pare suelos coherentes de granulado fino y arenas y graves bien graduadas. Los que conocemos por 13 ruedas, son especficos para cerrar los aglomerados asflticos. Son mquinas complicadas que exigen entretenimiento cuidadoso; la altura de tongadas suele variar de 15 a 20 cm, y requieren 8/12 pasadas.

Compactadores de ruedas neumticas remolcados.- Por lo general poseen un solo eje y pocos neumticos, con pesos de trabajo hasta de 200 T. Son apropiados pare terrenos coherentes, margas, zahorras, etc., influyendo poco los grandes tamaos de piedra. Estas mquinas son muy sencillas y no requieren ms cuidado que el vigilar las presiones de los neumticos. Los grandes compactadores de este tipo hay que arrastrarlos con bulldozers de grandes potencias y por lo tanto requieren para sus

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buenas utilizaciones grandes reas de trabajo. Naturalmente, que cualquier mquina o vehculo, en el sentido ms amplio del concepto de compactacin, se puede considerar un compactador por presin esttica, ya que su peso actuando a travs del rea de contacto de sus elementos de soporte, produce una preside sobre el terreno y como tal un efecto de consolidacin. Normalmente el material de relleno es transportado con equipos pesados, precisamente circulando por encima de los propios terraplenes en ejecucin. Estas mquinas transmiten cargas considerables al terreno y en consecuencia actan como compactadores.

9.1.3. MQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.

Entre las mquinas que compactan por presin impacto se consideran las siguientes:

a.) Placas de cada libre. b.) Pisones de explosin.

a.) Placas de cada libre.- Se trata de unas placas de hierro de superficie de contacto lisa de 0,5 m2, de forma rectangular y con un peso que oscila entre las 2 y 3 T, las cuales se eleven mediante cables hasta una altura de 1,5 a 2 m sobre el suelo y se les deja caer libremente sobre el mismo. Para ello se necesita una mquina adicional tal como una excavadora, gra, etc. La presin de contacto que produce la cada es muy alta y comprime en combinacin con una cierta sacudida hasta los suelos pesados, rocosos. Es nicamente en la compactacin de roca donde puede ser interesante.

b.) Pisones de explosin.- Este tipo de mquina se levanta del suelo debido a la explosin de su motor, que por reaccin contra el mismo produce la suficiente fuerza ascendente pare elevar toda ella unos 20 cm. Al caer ejerce un segundo efecto compactador dependiente de su peso y altura de elevacin. Estos pisones son muy apropiados pare suelos coherentes, aunque tambin den resultado con otra clase de materiales. Son muy buenos pare la compactacin de zanjas, bordes de terraplenes, cimientos de edificios, etc. La habilidad del operador es decisivo en el rendimiento y calidad del trabajo. Los pisones grandes, de 500 a 1.000 kg, llegan a compactar incluso tongadas de unos 30 centmetros de espesor en 4 6 pasadas. Estas mquinas, sin embargo, tienen un defecto grave y es el elevado nmero de horas de avera por hora til de trabajo

9.1.4. MQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACIN.

Entre las mquinas que compactan por impacto se encuentran las siguientes:

a.) Placas vibrantes. b.) Rodillos vibratorios.

a.) Placas vibrantes.- Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en sentido vertical, debido al movimiento giratorio de un plato excntrico accionado por un motor. Las fuerzas vibratorias engendradas son mayores que el peso de la mquina y por lo tanto la mquina se levanta del suelo en cada ciclo de rotacin del plato excntrico. El movimiento de traslacin se consigue utilizando parte de la energa de vibracin segn la componente horizontal. Hay placas vibrantes con alta frecuencia

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(> 40 c/s), que funcionan muy bien con suelos cohesivos, arenas y gravas, pero la capa superior de unos 5cm de espesor queda removida por efecto de las vibraciones sin sobrecarga. Las placas con frecuencias bajas (< 30 c/s) disminuyen este efecto de superficie y sin embargo en las capas profundas producen buenos resultados en suelos algo cohesivos. Estas mquinas son tiles para trabajos pequeos, tales como relleno de zanjas, arcenes, paseos, etctera. Sin embargo, se pueden unir 2, 3 6 mas vibradores de place en paralelo y obtener de esta manera una poderosa mquina de compactacin. Tambin se pueden montar sobre vehculos de orugas una serie de placas vibratorias con la ventaja de que no gastan energa en el movimiento de traslacin y al ser la marcha del vehculo ms regular y en ambos sentidos se obtienen mejores rendimientos.

b.) Rodillos vibratorios.- Hoy da es quiz la mquina ms utilizada. En los ltimos aos ha sido tal el nmero de tipos y marcas disponibles en el mercado, que casi resulta materialmente imposible conocerlas todas. Se han empleado en la compactacin de toda clase de suelos sin distincin: bases granulares artificiales, sub-bases naturales, suelo-cementos, rellenos rocosos, asfaltos, arcillas, arenas, etc., y naturalmente, el xito ha sido variable. Hay que considerar primordialmente los efectos de resonancia. Esta es funcin, por una parte, de la composicin o tipo del terreno, contenido de humedad del mismo, etc., y por otra, del propio vibrador. Es decir, que lo importante es la adecuacin de frecuencia de resonancia del suelo y de la mesa del vibrador. Hay un rango de resonancias suelo-vibrador pare las cuales el efecto de ordenacin granular y en consecuencia la compactacin da mejores resultados. Rodillos vibratorios autopropulsados.- Son mquinas que precisamente por su condicin estn un poco entre las apisonadoras estticas clsicas y el rodillo vibratorio remolcado. Para algunos trabajos en que la maniobrabilidad es importante o bien que se requiera previamente a la vibracin un planchado, son muy tiles. Su empleo est indicado en los suelos granulares bien graduados sobre todo cuando los tajos son estrechos y no permiten alar la vuelta fcilmente a los rodillos remolcados. Tienen el inconveniente, desde el punto de vista de maquinaria, de que son bastante ms complicados, requieren ms entretenimiento y por ltimo, al tener que ir los maquinistas vibrando sobre la mquina, estos suelen arreglrselas para que esta vibre lo menos posible en frecuencia y tiempo, con el consiguiente empeoramiento del rendimiento. Tambin suelen aparecer problemas de adherencia entre las ruedas motrices y el suelo cuando su contenido de humedad es elevado o se presentan pendientes fuertes. Con mquinas de peso propio de 4T se han compactado en 8 ~ 10 pasadas tongadas de 15 cm de bases granulares artificiales en obras de carreteras. Se las han empleado con buen xito en la compactacin de los arcenes una vez extendido el hormign asfltico en el centro de la explanacin por la faceta antes apuntada de no presenten problemas al dar la vuelta, ya que trabaja correctamente en ambos sentidos.

Rodillos vibrantes remolcados.- Forman hoy da la gama ms extensa de mquinas de compactacin. Los hay desde dimetros y pesos casi ridculos, hasta dimetros de 2 metros y 10 toneladas, de peso propio. Para los inferiores a 1000 kilogramos, se puede aplicar casi todo lo dicho referente a placas vibratorias, con ventajas e inconvenientes segn la particularidad de cada tipo. La gama de los 3000 a 5000kg forman un tipo interesante de mquinas. Pueden ser con motor incorporado para producir la vibracin o bien producir esta por medio de una transmisin elstica a partir del toma fuerzas del tractor. Son muy apropiados para compactar arenas y gravas no cohesivas o ligeramente cohesivas, as como terrenos naturales rocosos, siempre que los fragmentos de roca sean pequeos. En suelos coherentes no dan buen resultado pues la vibracin que producir en las partculas, no suele ser suficiente para vencer la

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cohesin existente entre ellas y como consecuencia su efecto sobre el material, es el puramente esttico. Es la ideal para compactar zahorras, bases, sub-bases, suelo-cementos, etc. En capas de 20 a 30 cm, entre 6 y hasta 10 pasadas y a velocidad de trabajo alrededor de los 20 metros por minuto, se han obtenido buenos rendimientos y magnficos resultados. Suele ser una mquina sin problemas, con la que se consigue trabajar turno tras turno sin otras paradas que las propias paren su entretenimiento. El mayor cuidado hay que prestarlo en las que llevan motor incorporado, ya que por muy bien aislado que se encuentre de la vibracin propia de la mquina, es imposible hacerla desaparecer totalmente. Los que no llevan motor incorporado suelen dar la lata, con la transmisin elstica desde el tomafuerzas del tractor.

Compactadores vibratorios Patas de Cabra.- Estos rodillos fueron construidos pensando en compactacin de suelos coherentes y en particular en los terrenos arcillosos, pues al concentrar las fuerzas estticas y dinmicas sobre reas pequeas, es ms fcil conseguir la energa necesaria y suficiente pare romper las fuerzas de cohesin (de naturaleza capilar), entre sus partculas. Las patas de estos rodillos producen una accin mezcladora y rompedora muy beneficiosa, sobre todo si el terreno no es homogneo. Tambin favorecen la unin entre las diferentes tongadas, pues al quedar la superficie de cada cape distorsionada, esta se compacta junto con la siguiente eliminando la tendencia hacia la laminacin o separacin de estas.

Sper compactadores pesados remolcados.- Se refiere a los que poseen peso propio entre 8 y 10 toneladas. De ellos se puede decir que adems de realizar el mismo trabajo que los de las series anteriores, ms ligeras, pero en tongadas de mayor espesor, estn especialmente indicados para la compactacin de suelos rocosos no coherentes o ligeramente coherentes. Para la compactacin de roca, el espesor de la capa debe ser funcin del tamao mximo y del porcentaje de granos finos. 9.2. MTODOS DE CONTROL DE COMPACTACIN EN EL CAMPO. Para lograr un resultado satisfactorio del terreno sobre el cual se va construir una carretera, calle o pista de aterrizaje, debern ejecutarse las siguientes operaciones:

a.) Determinar la Densidad mxima Humedad ptima del material (Proctor). b.) Compactar el material mediante las mquinas de compactacin (aplanadoras,

rodillos, etc.) regando previamente la cantidad de agua que se aconseja en el literal a.

c.) Controlar la densidad alcanzada en el terreno a fin de comprobar si el material ha sido debidamente compactado.

La densidad de campo es aquella densidad del terreno en el campo mismo donde se ha compactado. Con este dato determinamos el grado de compactacin que corresponde a la siguiente frmula:

G= % de Compactacin= * 100%

Existen algunos mtodos para la determinacin de la densidad de campo entre ellos tenemos:

a.) Mtodos destructivos. b.) Mtodos no destructivos.

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Los mtodos destructivos son aquellos donde hay que realizar pequeos orificios dentro del pavimento para poder efectuar el respectivo control entre ellos tenemos: Mtodo del cono y la arena. Mtodo del frasco volumtrico. Mtodo del aceite.

Los mtodos no destructivos permiten la obtencin del peso unitario y la humedad del suelo directamente en campo mediante la utilizacin de radiaciones gamma provenientes de un elemento radioactivo que se encuentra dentro del aparato de medicin. Este equipo se conoce como densmetro nuclear y existen tres tipos:

Troxlers.

Campbell Pacific Nuclear.

Humboldt.

10. CAPACIDAD PORTANTE DE LOS SUELOS. ENSAYO DE C.B.R.

Referencias: A.A.S.T.H.O. T-193 y A.S.T.M. 1883-73.

Antecedentes.- Este ensayo fue inventado por la Divisin de Carreteras de California en 1929 y mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas.

Definicin de la Capacidad Portante.- Es la relacin de carga aplicada en forma vertical sobre la base o rea de un determinado material; los vacos producen reaccin a la carga aplicada y esta reaccin se denomina esfuerzo neutro.

Definicin del C.B.R. (California Bearing Ratio).- Relacin de Soporte California es el porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistn en el suelo que se ensaya, dividido por el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn hasta la misma profundidad en una muestra de suelo.

Objetivo:

El objetivo de este ensayo es el de determinar un ndice de la resistencia al esfuerzo cortante del terreno. Conocido el C.B.R. se determina el espesor del pavimento flexible, utilizando curvas obtenidas experimentalmente.

El ndice C.B.R. se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistn hasta la misma profundidad una muestra patrn triturada. De donde se tendr:

C.B.R.= * 100%

La resistencia a la penetracin que presenta la piedra triturada a la hinca del pistn es la siguiente:

Para 0,254cm (0,1'') de penetracin1000lb/pg2.. (70kg/cm2)

Para 0,508cm (0,2'') de penetracin1500lb/pg2.. (105kg/cm2)

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Para 0,762cm (0,3'') de penetracin1900lb/pg2.. (133kg/cm2)

Para 1,016cm (0,4'') de penetracin2300lb/pg2.. (161kg/cm2)

Para 1,270cm (0,5'') de penetracin2600lb/pg2.. (189kg/cm2)

En el diseo de pavimentos flexibles el C.B.R. que se utiliza es el valor que se obtiene para una penetracin de 0,1'' o 0,2''. De estos valores se considera el mayor, aunque para la mayora de los suelos el valor para la penetracin de 0,254cm (0,1'') da mayor C.B.R.

Con el C.B.R. se establece una relacin entre la resistencia a la penetracin de un suelo y su capacidad de soporte como base de sustentacin para pavimentos flexibles. Si bien este mtodo es emprico se basa en un sinnmero de trabajos de investigacin llevados a cabo en los laboratorios de ensayos de materiales como en el terreno, lo que permite considerarlo como uno de los mejores procedimientos prcticos hasta hoy.

Dado que el comportamiento de los suelos vara de acuerdo a su grado de alteracin, granulometra y a sus caractersticas fsicas, el mtodo a seguir para determinar el C.B.R. ser diferente en cada caso:

I.- Determinacin del C.B.R. en suelos perturbados y remoldeados:

I.A.- Gravas y arenas.

I.B.- Suelos cohesivos, pocos plsticos y poco o nada expansivos.

I.C.- Suelos cohesivos y expansivos.

II.- Determinacin del C.B.R. de suelos inalterados.

III.- Determinacin del C.B.R. in situ.

En la siguiente tabla podemos observar los valores de C.B.R. segn la clasificacin del suelo, obtenida de The Asphalt Institute, 1962.

S.U.C.S. A.A.S.H.T.O.

OH,CH,MH,CL. A5,A6,A7. Muy pobre 0-3 Sub-rasante

OH,CH,MH,OL. A4,A5,A6,A7. Pobre a regular 3-7 Sub-rasante

OL,CL,ML,SC,SM,SP. A2,A4,A6,A7. Regular 7-20 Sub-base

GM,GC,SW,SM,SP,GP A-1b,A-2-5,A3,A-2-6. Bueno 20-50 Sub-base

GW,GM. A-1a, A-2-4,A3. Excelente >50 Base

CLASIFICACIN.CALIDAD C.B.R. USOS

Equipo:

Adems del requerido en el ensayo de compactacin lo siguiente:

a. Molde para el C.B.R. b. Disco espaciador: de casi 15cm de dimetro y 6,35cm de altura.

Para medir el hinchamiento del material al absorber el agua se utiliza el siguiente equipo:

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c. Plato y vstago. d. Trpode y extensmetro: Para medir la expansin del material se emplea un

extensmetro con aproximacin de 0,001'' montado en un trpode. e. Pesas: Como sobrecarga se emplean unas pesas que son de plomo y pesan 5

libras (2,27kg) cada una.

Para la penetracin se emplea el siguiente equipo:

f. Pistn cilndrico: De acero de 3'' (19,35cm2) de seccin circular y de longitud suficiente para poder pasar a travs de las pesas y penetrar el suelo 1,27cm (1/2'').

g. Aparato para aplicar la carga: Puede ser una prensa hidrulica o cualquier otro aparato especialmente diseado, que permita aplicar la carga a una velocidad de 0,05pg/min. Generalmente estos aparatos llevan anillos calibrados.

h. Equipo mixto: Balanzas, hornos, tamices graduados, papel filtro, tanques para inmersin de muestras, cronmetros, formularios, etc.

Procedimiento:

Lo primero que debe realizarse es el ensayo de compactacin para determinar el porcentaje de humedad ptima, y la humedad natural del suelo a ensayarse; el porcentaje de agua para el C.B.R. se determina mediante la siguiente frmula:

%Agua=

Para suelos gruesos se hace el mismo reemplazo que en el ensayo de compactacin el cual depende del porcentaje que pasa el tamiz ''.

Se utilizan 18000g para 3 moldes, colocamos en 5 capas el material (6000g) para cada molde; y se emplean 3 diferentes energas de compactacin as de la siguiente manera:

Un molde para 61 golpes cada capa.

Un molde para 27 golpes cada capa.

Un molde para 11 golpes cada capa.

Esto con las pesas espaciadoras standart o discos espaciadores.

La forma de compactar es la misma que en el ensayo de compactacin o Proctor, previamente debern engrasarse los moldes; antes del remojo debern tomarse las respectivas humedades para cada molde, los pesos de cada molde ms el material y seguidamente en un formulario anotar esos datos.

Una vez que se haya realizado el procedimiento anterior, se coloca un papel filtro de 15cm de dimetro sobre la superficie enrasada, se monta encima de esta superficie el plato metlico y se voltear el molde, se saca el disco espaciador y sobre la superficie libre de la muestra se colocar el papel filtro grueso de 15cm de dimetro y se montar el plato con el vstago graduable; sobre este plato se colocarn varias pesas de plomo.

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Esta sobrecarga (pesas de plomo) debe ser igual a la correspondiente a la del pavimento (sub- base, base, capa de rodamiento) a construirse; como mnimo sern 10 lb (4,54kg) que equivalen a la de un pavimento de concreto de espesor igual a 12,7cm (5''). Es aconsejable colocar 5lb por cada 3'' de espesor de pavimento estimado.

Se colocar cuidadosamente el molde dentro de un tanque de agua sobre unos bloques metlicos que permitan el acceso de agua. As tambin para que la muestra se sature fcilmente por la parte superior se vierte agua dentro del molde hasta el nivel superior de las pesas.

Se monta el trpode con un extensmetro y se registra la lectura inicial. Cada 24 horas y por un perodo de 96 horas se toman y se registran las lecturas del extensmetro, si el suelo es granular no ser necesario dejarlo ms de 72 horas para someterlo a la prensa.

A las 96 horas se anota la lectura final para calcular el hinchamiento o expansin del material. La expansin progresiva diaria, as como la expansin total se registra al cabo de los 4 das, es referida en por ciento a la altura inicial 12,7cm (5'') que tena la muestra antes de ser sumergida en agua.

Suelos orgnicos, adobes tienen una expansin mayor al 10%. Materiales para base deben tener una expansin menor del 1%. Materiales para sub- base deben tener una expansin menor al 2%. A menor hinchamiento menor C.B.R.

La determinacin del hinchamiento debe evitarse salvo que se considere que el suelo puede alcanzar dicho estado de saturacin en determinadas pocas del perodo de servicio del pavimento, por ejemplo en zonas bajas inundables y en reas de rgimen de lluvias intensas donde la precipitacin media anual sea superior a los 1500milmetros.

Despus de saturada la muestra 4 das, se saca el cilindro y cuidadosamente se drena durante 15 minutos el agua libre que queda; hay que voltear el cilindro hacia un lado, cuidando de sujetar bien el disco, pesas y el papel filtro.

Luego se pesa el molde con la muestra.

Para determinar la resistencia a la penetracin se coloca sobre la muestra la pesa anular de modo que se obtenga una sobrecarga igual a la del pavimento a construirse.

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Antes de aplicar las cargas debe calibrarse la prensa las cuales tienen una constante del anillo en lb/pg2 segn el tipo de material.

La prueba de los suelos en el Marshall (prensa hidrulica) requiere de 3 indicadores que funcionan:

1 reloj de tiempo (cronmetro).

1 dial de tensin.

1 anillo con dial medidor de deformacin lb.

Las lecturas iniciales se transforman a lb/pg2, multiplicando cada una de ellas por la constante del anillo. Ejemplo:

Reloj de tiempoDial de tensin.

(Penetracin en pg)

Dial de deformacin.

(Lecturas).

Carga en libras

00 seg 0

30 seg 25''*10-2= 0,025''= 0,64mm

30seg 25''*10-2= 0,025''= 0,64mm

30 seg 25''*10-2= 0,025''= 0,64mm

30seg 25''*10-2= 0,025''= 0,64mm

1 min 50''*10-2= 0,050''= 1,27mm

1 min 50''*10-2= 0,050''= 1,27mm

1 min 50''*10-2= 0,050''= 1,27mm

1 min 50''*10-2= 0,050''= 1,27mm

2min 100''*10-2= 0,100''= 2,54mm

2min 100''*10-2= 0,100''= 2,54mm

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El dial de distancia se lo har coincidir con el dial del tiempo para tomar las lecturas de acuerdo al cuadro anterior.

Transformadas las lecturas a lb/pg2 procedemos a graficar las curvas de C.B.R. de 61, 27, y 11 golpes respectivamente, en un plano Penetraciones (pg) Presiones (lb/pg2).

Los valores de C.B.R. los trasladamos a la abscisa X, con las Densidades Secas en la ordenada Y, en un plano C.B.R. (adimensional) Densidad Seca (kg/m3). Determinamos el valor del C.B.R. definitivo; si es una sub- rasante al 95% de la mxima Densidad Seca (Proctor), si es agregado al 100% de la mxima Densidad Seca.

11. ENSAYO DE ABRASIN.

Generalidades: Para este ensayo se requieren un poco ms de 5000g de material que se extrae en una bandeja al momento de realizar la granulometra en general, habiendo para el mismo 4 mtodos: A, B, C, D, adems la Mquina de los ngeles, esferas o bolas para la abrasin, el tamiz N 12, una balanza electrnica de precisin (sensibilidad 0,1g), un horno o estufa de temperatura a 110C 5C, una cesta metlica (red N4).

Se utilizan para el caso A 12 bolas: 1250g de material retenido en el tamiz 1''. 1250g de material retenido en el tamiz 3/4''. 1250g de material retenido en el tamiz 1/2''. 1250g de material retenido en el tamiz 3/8''. Se utilizan para el caso B 11 bolas: 2500g de material retenido en el tamiz 1/2''. 2500g de material retenido en el tamiz 3/8''.

Se utilizan para el caso C 8 bolas: 2500g de material retenido en el tamiz 1/4''. 2500g de material retenido en el tamiz N4.

Se utilizan para el caso D 6 bolas: 5000g de material retenido en el tamiz N8.

Procedimiento:

Tomamos un poco ms de 5000g en cualquiera de los casos, lo colocamos dentro de la cesta metlica (red N4), procedemos a lavarlo y lo metemos al horno, un da a otro o hasta cuando se encuentre seco. Colocamos el material en la Mquina de los ngeles con el respectivo nmeros de bolas y damos, y prendemos la mquina que gira a una velocidad de 30r.p.m. a

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33r.p.m., en total 500 revoluciones, este proceso podra tardar alrededor de 16 a 17 minutos, la mquina automticamente se detiene.

Colocamos el material que se encuentra dentro de la Mquina de los ngeles en una bandeja de recepcin, retirando el nmero de esferas que se hayan colocado segn el mtodo y procedemos a tamizar todo el material por el tamiz N 12, pesamos el material retenido y por diferencia de peso, tenemos el resultado expresado en %. La siguiente frmula nos permite calcular el porcentaje de desgaste:

V=100%*(A-B)/A

Siendo: A= Masa total de la muestra seleccionada antes del ensayo. B= Masa de la muestra despus de 500 revoluciones, retenido en el tamiz N 12. El requisito mximo al desgaste es del 40%.

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BIBLIOGRAFIA

Laboratorio de Mecnica de Suelos.- Ing. Carmen Terreros de Varela e Ing. Victor Moreno Lituma.

Mecnica de Suelos.- E. Juarez Badillo.

Mecnica de Suelos.- Ing. Luis Marrn Nieto.

Carreteras, Calles, Aeropistas.- Ing. Raul Valle Rodas.

La Ingeniera de Suelos en las Vas Terrestres.- Alfonso Rico Rodriguez y Hermilo Del Castillo.

www.construaprende.com

Libro de Especificaciones Tcnicas del MTOP-2002