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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
DISEÑO MODERNO DE PAVIMENTOS
1
Contenido
I. INTRODUCCION ........................................................................................................................ 02
II. ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS ...................................................................... 03
1.- ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ................................................................ 03
2.- LIMITES DE CONSISTENCIA ............................................................................................... 12
3.- EQUIVALENTE DE ARENA .................................................................................................. 24
4.- PESO ESPECIFICO Y ABSORCION ....................................................................................... 32
5.- PESO UNITARIO SUELTO ................................................................................................... 40
6.- PESO UNITARIO VARILLADO ............................................................................................. 43
7.- ABSORSION ....................................................................................................................... 44
8.- PROCTOR MODIFICADO .................................................................................................... 47
9.- CBR .................................................................................................................................... 56
10.- PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS .......................................................................... 67
11.- PORCENTAJE DE PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS .................................................... 69
12.- CONTENIDO DE IMPUREZAS ORGANICAS ....................................................................... 71
13.- CONTENIDO DE SALES SOLUBLES TOTALES ..................................................................... 73
14.- DURABILIDAD .................................................................................................................. 75
III. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 84
IV. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 85
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I. INTRODUCCIÓN
En obras viales de pavimentación es importante el estudio, evaluación y
entendimiento de las características físicas y el comportamiento mecánico de los
suelos y materiales. Los ensayos de laboratorio nos permitirán tener dicha
información, por ello que el presente trabajo se destina a desarrollar los ensayos de
agregados para pavimentos.
El presente trabajo recopila información del MINISTERIO DE TRANSPORTES Y
COMUNICACIONES, libros e información obtenida del Internet.
El orden de los tipos de ensayos es realizado conforme el docente dio referencia,
en 16 numerales contenidos en el titulo II.
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II. ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTOS
Los ensayos estan regidos por el Manual de Ensayo de Materiales para Carreteras
(EM -2000),que son concordantes con la normatividad y exigencias establecidas
por las Instituciones Técnicas reconocidas Internacionalmente como AASHTO, ASTM,
Instituto del Asfalto, entre otros, ACI, etc, así también con las condiciones propias
y particulares de nuestro país. Y teniendo en consideración este manual, se
desarrolla los siguientes ENSAYOS:
1. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO
El Manual de Ensayos especifica los siguientes ensayos para análisis
granulométrico:
MTC E-107-2000 “Análisis granulométrico de suelos por tamizado”
MTC E-204-2000 “Análisis granulométrico de suelos por tamizado”
MTC E-107-2000 “Análisis granulométrico de suelos por tamizado ”
Tiene como objetivo la determinación cuantitativa de la distribución de
tamaños de partículas de suelo, y describir el método para determinar los
porcentajes de suelo que pasan los distintos tamices, hasta el de 74 mm
(Nº200)
APARATOS:
Dos balanzas, una con sensibilidad de 0.01 g para pesar
material que pase el tamiz de 4.760 mm (Nº 4). Otra con
sensibilidad de 0.1 % del peso de la muestra, para pesar los
materiales retenidos en el tamiz Nº 4.
TAMICES DE MALLA CUADRADA: 75 mm (3"), 50,8 mm (2"),
38,1 mm (1½"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm (¾"), 9,5 mm (
3/8"), 4,76 mm (N° 4), 2,00 mm (N° 10), 0,840 mm (N°
20), 0,425 mm (N° 40), 0,250 mm (N° 60), 0,106 mm (N°
140) y 0,075 mm (N° 200).
ESTUFA: capaz de mantener temperaturas uniformes y
constantes hasta de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
ENVASES: adecuados para el manejo y secado de las
muestras.
CEPILLO Y BROCHA: para limpiar las mallas de los tamices.
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MUESTRA:
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 se 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.
Prepárese una muestra para el ensayo como se describe en la
preparación de muestras para análisis granulométrico (MTC E 106),
la cual estará constituida por dos fracciones: una retenida sobre el
tamiz de 4,760 mm (N° 4) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas
fracciones se ensayaran por separado.
El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo,
como se indica en el modo operativo MTC E 106, será suficiente
para las cantidades requeridas para el análisis mecánico, como
sigue:
Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (N°
4) el peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de
acuerdo con la Tabla 1.
El tamaño de la porción que pasa tamiz de 4,760 mm (N° 4) será
aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos y de 65 g para
suelos arcillosos y limosos.
Se puede tener una comprobación de los pesos, así como de la
completa pulverización de los terrones, pesando la porción de
muestra que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4) y agregándole este
valor al peso de la porción de muestra lavada y secada en el
horno, retenida en el tamiz de 4,760 mm (N° 4)
ANÁLISIS POR MEDIO DE TAMIZADO DE LA FRACCIÓN RETENIDA
EN EL TAMIZ DE 4,760 mm (N° 4):
Sepárese la porción de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm
(N° 4) en una serie de fracciones usando los tamices de: 75 mm
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(3"), 50 mm (2"), 38,1 mm (1½"), 25,4 mm (1"), 19,0 mm (¾"), 9,5
mm (3 /8"), 4.7 mm (N° 4), o los que sean necesarios dependiendo
del tipo de muestra, o de las especificaciones para el material que
se ensaya.
En la operación de tamizado manual se mueve el tamiz o tamices
de un lado a otro y recorriendo circunferencias de forma que la
muestra se mantenga en movimiento sobre la malla. Debe
comprobarse al desmontar los tamices que la operación está
terminada; esto se sabe cuando no pasa más del 1 % de la parte
retenida al tamizar durante un minuto, operando cada tamiz
individualmente. Si quedan partículas apresadas en la malla,
deben separarse con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido
en el tamiz.
Cuando se utilice una tamizadora mecánica, se pondrá a funcionar
por diez minutos aproximadamente; el resultado se puede verificar
usando el método manual.
Se determina el peso de cada fracción en una balanza con una
sensibilidad de 0.1 %. La suma de los pesos de todas las fracciones
y el peso, inicial de la muestra no debe diferir en más de 1%.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LA FRACCIÓN FINA
El análisis granulométrico de la fracción que pasa el tamiz de 4,760
mm (N° 4) se hará por tamizado y/o sedimentación según las
características de la muestra y según la información requerida.
Los materiales arenosos que contengan muy poco limo y arcilla,
cuyos terrones en estado seco se desintegren con facilidad, se
podrán tamizar en seco.
Los materiales limo-arcillosos, cuyos terrones en estado seco no
rompan con facilidad, se procesarán por la vía húmeda.
Si se requiere la curva granulométrica completa incluyendo la
fracción de tamaño menor que el tamiz de 0,074 mm (N° 200), la
gradación de ésta se determinará por sedimentación, utilizando el
hidrómetro para obtener los datos necesarios.
Se puede utilizar procedimientos simplificados para la
determinación del contenido de partículas menores de un cierto
tamaño, según se requiera.
La fracción de tamaño mayor que el tamiz de 0,074 mm (N° 200)
se analizará por tamizado en seco, lavando la muestra
previamente sobre el tamiz de 0,074 mm (N° 200)
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Procedimiento para el análisis granulométrico por lavado sobre el
tamiz de 0,074 mm (N° 200).
Se separan mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y
65 g para suelos arcillosos y limosos, pesándolos con
exactitud de 0.01 g.
Humedad higroscópica. Se pesa una porción de 10 a 15 g de
los cuarteos anteriores y se seca en el horno a una
temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F). Se pesan de nuevo
y se anotan los pesos.
Se coloca la muestra en un recipiente apropiado,
cubriéndola con agua y se deja en remojo hasta que todos
los terrones se ablanden.
Se lava a continuación la muestra sobre el tamiz de 0,074
mm (N° 200) con abundante agua, evitando frotarla contra
el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pierda
ninguna partícula de las retenidas en él.
Se recoge lo retenido en un recipiente, se seca en el horno
a una temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) y se pesa.
Se tamiza en seco.
CÁLCULOS
Valores de análisis de tamizado para la porción retenida en el
tamiz de 4,760 mm (N° 4).
Se calcula el porcentaje que pasa el tamiz de 4,760 mm (N° 4)
dividiendo el peso que pasa dicho tamiz por el del suelo
originalmente tomado y se multiplica el resultado por 100. Para
obtener el peso de la porción retenida en el mismo tamiz, réstese
del peso original, el peso del pasante por el tamiz de 4,760 mm
(N° 4).
Para comprobar el material que pasa por el tamiz de 9,52 mm (
3/8"), se agrega al peso total del suelo que pasa por el tamiz de
4,760 mm (Nº 4) el peso de la fraccion que pasa el tamiz de 9,52
mm (3/8”) y que queda retenida en el de 4,760 mm (N° 4). Para
los demás tamices continúese el cálculo de la misma manera.
Para determinar el porcentaje total que pasa por cada tamiz, se
divide el peso total que pasa entre el peso total de la muestra y
se multiplica el resultado por 100.
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Valores del análisis por tamizado para la porción que pasa el tamiz
de 4,760 mm (N° 4).
Se calcula el porcentaje de material que pasa por el tamiz de
0,074 mm (N° 200) de la siguiente forma:
Se calcula el porcentaje retenido sobre cada tamiz en la siguiente
forma:
Se calcula el porcentaje más fino. Restando en forma acumulativa
de 100% los porcentajes retenidos sobre cada tamiz.
Porcentaje de humedad higroscópica. La humedad higroscópica
como la pérdida de peso de una muestra secada al aire cuando se
seca posteriormente al horno, expresada como un porcentaje del
peso de la muestra secada al horno. Se determina de la manera
siguiente:
OBSERVACIONES
El informe deberá incluir lo siguiente:
El tamaño máximo de las partículas contenidas en la
muestra.
Los porcentajes retenidos y los que pasan, para cada uno
de los tamices utilizados.
Toda información que se juzgue de interés.
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Los resultados se presentarán: (1) en forma tabulada, o (2) en
forma gráfica, siendo esta última forma la indicada cada vez que
el análisis comprenda un ensayo completo de sedimentación.
Las pequeñas diferencias resultantes en el empate de las curvas
obtenidas por tamizado y por sedimento, respectivamente, se
corregirán en forma gráfica.
Los siguientes errores posibles producirán determinaciones
imprecisas en un análisis granulométrico por tamizado.
Aglomeraciones de partículas que no han sido completamente
disgregadas. Si el material contiene partículas finas plásticas, la
muestra debe ser disgregada antes del tamizado.
Tamices sobrecargados. Este es el error más común y más serio
asociado con el análisis por tamizado y tenderá a indicar que el
material ensayado es más grueso de lo que en realidad es. Para
evitar esto, las muestras muy grandes deben ser tamizadas en
varias porciones y las porciones retenidas en cada tamiz se
juntarán luego para realizar la pesada.
Los tamices han sido agitados por un período demasiado corto o
con movimientos horizontales o rotacionales inadecuados. Los
tamices deben agitarse de manera que las partículas sean
expuestas a las aberturas del tamiz con varias orientaciones y así
tengan mayor oportunidad de pasar a través de él.
La malla de los tamices está rota o deformada; los tamices deben
ser frecuentemente inspeccionados para asegurar que no tienen
aberturas más grandes que la especificada.
Pérdidas de material al sacar el retenido de cada tamiz.
Errores en las pesadas y en los cálculos.
MTC E-204-2000 “Análisis granulométrico de agregado grueso y fino”
Tiene como objeto, determinar cuantitativamente, los tamaños de
las partículas de agregados gruesos y finos de un material, por
medio de tamices de abertura cuadrada.
Esto consiste en determinar la distribución de los tamaños de las
partículas de una muestra seca del agregado, por separación a
través de tamices dispuestos sucesivamente de mayor a menor
abertura.
La determinación exacta de materiales que pasan el tamiz de 75
µm (No. 200) no puede lograrse mediante este ensayo. El método
de ensayo que se debe emplear será: "Determinación de la
cantidad de material fino que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200)",
norma MTC E202.
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APARATOS:
Balanza, con sensibilidad de por lo menos 0.1% del peso de
la muestra que va a ser ensayada.
Tamices. Tamices seleccionados de acuerdo con las
especificaciones del material que va a ser ensayado.
Estufa de tamaño adecuado, capaz de mantener una
temperatura uniforme de 110° ±5 °C (230° ±9 °F).
MUESTRA:
Las muestras para el ensayo se obtendrán por medio de cuarteo,
manual o mecánico. El agregado debe estar completamente
mezclado y tener la suficiente humedad para evitar la segregación
y la pérdida de finos. La muestra para el ensayo debe tener la
masa seca aproximada y consistir en una fracción completa de la
operación de cuarteo. No está permitido seleccionar la muestra a
un peso exacto determinado.
Agregado fino. Las muestras de agregado fino para el análisis
granulométrico, después de secadas, deberán tener mínimo 300gr .
Agregado grueso. Las muestras de agregado grueso para el análisis
granulométrico, después de secadas, deberán tener
aproximadamente los siguientes pesos:
Para mezclas de agregados gruesos y finos, la muestra será
separada en dos tamaños, por el tamiz de 4.75 mm (No. 4) y
preparados como se indicó anteriormente.
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La cantidad de material que pasa el tamiz de 75 mm (No. 200), se
puede determinar por el método de ensayo MTC E202.
(Determinación de la cantidad de material fino que pasa el tamiz
de 75 µmm (No. 200)).
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA:
Séquese la muestra a una temperatura de 110° ± 5°C (230° ± 9º
F), hasta obtener peso constante.
Cuando se deseen resultados rápidos, no es necesario secar el
agregado grueso para este ensayo, debido a que el resultado se
afecta poco por el contenido de humedad a menos que:
a) El tamaño máximo nominal sea menor de 12.5 mm ( 1/2")
b) El agregado grueso tenga una cantidad apreciable de finos
menores de 4.75 mm (No. 4).
c) El agregado grueso sea altamente absorbente (por ejemplo un
agregado ligero).
También las muestras pueden secarse con las más altas
temperaturas asociadas con el uso de planchas de calentamiento,
sin que se afecten los resultados, pues se permiten escapes de
vapores que no generan presiones suficientes para fracturar las
partículas, ni temperaturas tan altas que causen rompimiento
químico de los agregados.
PROCEDIMIENTO:
Selecciónese un grupo de tamices de tamaños adecuados para
cumplir con las especificaciones del material que se va a ensayar.
Colóquense los tamices en orden decreciente, por tamaño de
abertura. Efectúese la operación de tamizado a mano o por medio
de un tamizador mecánico, durante un período adecuado.
Limítese la cantidad de material en un tamiz dado, de tal forma
que todas las partículas tengan la oportunidad de alcanzar las
aberturas del tamiz varias veces durante la operación del
tamizado.
El peso retenido en tamices menores al de 4.75 mm (No. 4) cuando
se complete la operación detamizado, no debe ser mayor de 7
kg/m2 de superficie tamizada.
Para tamices de 4.75 mm (No. 4) y mayores, el peso en kg/m2 por
superficie de tamizado no excederá el producto de 2.5 x abertura
del tamiz (mm).
En ningún caso, el peso debe ser tan grande que cause
deformación permanente en la malla del tamiz.
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La cantidad de 7 kg/m2 equivale a 200 g para el diámetro usual de
203 mm (8") de los marcos de los tamices. La cantidad de material
en un tamiz puede regularse por:
a) La introducción de un tamiz con abertura más grande antes
éste.
b) Probando la muestra en un número de incrementos.
Continúese el tamizado por un período suficiente, de tal forma que
después de terminado, no pase más del 1% de la cantidad en peso
retenida en cada tamiz, durante un (1) minuto de tamizado
continuo a mano, realizado de la siguiente manera: tómese
individualmente cada tamiz, con su tapa y un fondo que ajuste sin
holgura, con la mano en una posición ligeramente inclinada. Se
golpea secamente el lado del tamiz, con un movimiento hacia
arriba contra la palma de la otra mano, a razón de 150 veces por
minuto, girando el tamiz aproximadamente 1/6 de vuelta en cada
intervalo de 25 golpes. Se considerará satisfactorio el tamizado
para tamaños mayores al tamiz de 4.75 mm (No. 4), cuando el
total de las partículas del material sobre la malla forme una sola
capa. Si el tamaño de los tamices hace impracticable el
movimiento de tamizado recomendado, utilícense tamices de 203
mm (8") de diámetro para comprobar la eficiencia del tamizado.
En el caso de mezclas de agregados gruesos y finos, la porción de
muestra más fina que el tamiz de 4.75 mm (No. 4) puede
distribuirse entre dos o más grupos de tamices para prevenir
sobrecarga de los tamices individuales.
Para partículas mayores de 75 mm (3"), el tamizado debe
realizarse a mano, determinando la abertura del tamiz más
pequeño por el que pasa la partícula.
Comiéncese el ensayo con el tamiz más pequeño que va a ser
usado. Rótense las partículas si es necesario, con el fin de
determinar si ellas pasarán a través de dicho tamiz; sin embargo,
no deberán forzarse las partículas para que pasen a través de
éste. Cuando sea necesario determinar la cantidad de material
que pasa el tamiz de 75 mm (No. 200), se ensayará primero la
muestra de acuerdo con la norma citada. Se añade el porcentaje
de material más fino que el tamiz de 75 mm (No. 200)
determinado por el mencionado método, al porcentaje tamizado
sobre este mismo tamiz, determinado en el resto de la muestra,
cuando se ensaye en seco mediante el presente método.
Determínese el peso de la muestra retenido en cada tamiz, con
una balanza.
El peso total del material después del tamizado, debe ser
comparado con el peso original de la muestra que se ensayó. Si la
cantidad difiere en más del 0.3%, basado en el peso de la muestra
original seca, el resultado no debe ser aceptado.
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CÁLCULOS:
Calcúlese el porcentaje que pasa, el porcentaje total retenido, o
el porcentaje de las fracciones de varios tamaños, con una
aproximación de 0.1%, con base en el peso total de la muestra
inicial seca.
Si la muestra fue primero ensayada por el método MTC E202,
inclúyase el peso del material más fino que el tamiz de 75 mm (No.
200) por lavado en los cálculos de tamizado, y úsese el total del
peso de la muestra seca previamente lavada en el método
mencionado, como base para calcular todos los porcentajes.
Cuando sea requerido, calcular el modulo de finura como la suma
de los porcentajes retenidos, acumulados para cada una de las
siguientes mallas, dividiendo la suma por 100:150 µm (Nº 100), 300
µm (Nº 50), 600 µm (Nº 30), 1,18 mm (Nº 16), 2,36 mm (Nº 8), 4,75
mm (Nº 4), 9,5 mm (3/8”), 19,0 mm (3/4”), 37,5 mm (1 ½”), y
mayores, incrementando en la relación de 2 a 1.
INFORME
Dependiendo de las especificaciones para uso del material que
está siendo ensayado, el informe deberá incluir:
Porcentaje total de material que pasa cada tamiz, o
Porcentaje total de material retenido en cada tamiz, o
Porcentaje de material retenido entre dos tamices
consecutivos.
El resultado de los porcentajes se expresa redondeando al entero
más próximo, con excepción del porcentaje que pasa tamiz de 75
mm (No. 200), cuyo resultado será expresado con una
aproximación de 0.1%.
Cuando es requerido, reportar el modulo de finura con
aproximación al centésimo (0,01)
2. LIMITE DE CONSISTENCIA
Los suelos que poseen algo de cohesión, según su naturaleza y cantidad de agua,
pueden presentar propiedades que lo incluyan en el estado sólido, semi-sólido,
plástico o semi-líquido. El contenido de agua o humedad límite al que se produce
el cambio de estado varía de un suelo a otro.
El método usado para medir estos límites se conoce como Método de Atterberg y
los contenidos de agua o humedad con los cuales se producen los cambios de
estados, se denominan límites de Atterberg. Ellos marcan una separación
arbitraria, pero suficiente en la práctica, entre los cuatro estados mencionados
anteriormente.
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El Manual de ensayos especifica lo siguiente:
MTC E-110-2000 “Determinación del Límite Liquido de los Suelos”
MTC E-111-2000 “Determinación del Límite Plástico e Índice de Plasticidad”
MTC E-112-2000 “determinación de los Factores de Contracción de los
Suelos”
MTC E-110-2000 “Determinación del Límite Liquido de los Suelos”
El límite líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en
porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite
entre el estado plástico y el estado líquido.
El valor calculado deberá aproximarse al centésimo.
APARATOS:
Recipiente para Almacenaje. Una vasija de porcelana de
115 mm (4 ½”) de diámetro aproximadamente.
Espátula. De hoja flexible de unos 75 a 100 mm (3" – 4”)
de longitud y 20 mm (¾") de ancho aproximadamente.
Aparato del límite líquido (o de Casagrande). De operación
manual. Es un aparato consistente en una taza de bronce
con sus aditamentos, construido de acuerdo con las
dimensiones señaladas
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MUESTRA(DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO
MULTIPUNTO):
Tómese una muestra que pese 150 - 200 g de una porción de
material completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm
(N° 40).
AJUSTES DEL APARATO:
Deberá inspeccionarse el aparato de límite líquido para verificar
que se halle en buenas condiciones del trabajo. El pin que conecta
la taza no debe estar tan gastado que tenga juego lateral, ni el
tornillo que la conecta, hallarse tan gastado por el largo uso.
Se considera desgaste excesivo, cuando el diámetro del punto de
contacto sobre la base de la taza excede de 13 mm (0.5") o cuando
cualquier punto sobre el borde de la misma se ha desgastado
aproximadamente en la mitad del espesor original. Aun cuando se
aprecie una ligera ranura en el centro de la taza, ésta no es
objetable. Pero si la ranura se pronuncia antes de que aparezcan
otros signos de desgaste, debe considerarse que está
excesivamente gastada y deberá reemplazarse.
Por medio del calibrador del mango del ranurador y la platina de
ajuste H, ajústese la altura a la cual se levanta la taza, de tal
manera que el punto que hace contacto con la base al caer esté
exactamente a 1 cm (0.394") sobre ésta. Asegúrese la platina de
ajuste H, apretando los tornillos con el calibrador, aún colocado,
compruébese el ajuste girando la manija rápidamente varias
veces. Si el ajuste es correcto, un sonido de roce se oirá cuando la
excéntrica golpea contra la taza, si se levanta del calibrador o no
se oye ruido, hágase un nuevo ajuste.
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PROCEDIMIENTO:
Colóquese la muestra de suelo en la vasija de porcelana y
mézclese completamente con 15 a 20 ml de agua destilada,
agitándola, amasándola y tajándola con una espátula en forma
alternada y repetida. Realizar más adiciones de agua en
incrementos de 1 a 3 ml. Mézclese completamente cada
incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente,
antes de cualquier nueva adición.
Cuando haya sido mezclada suficiente agua completamente con el
suelo y la consistencia producida requiera de 30 a 35 golpes de la
cazuela de bronce para que se ocasione el cierre, colóquese una
porción de la mezcla en la cazuela sobre el sitio en que ésta
reposa en la base, y comprímasela hacia abajo, extiéndase el
suelo, teniendo cuidado de evitar la inclusión de burbujas de aire
dentro de la masa. Nivélese el suelo con la espátula y al mismo
tiempo emparéjeselo hasta conseguir una profundidad de 1 cm en
el punto de espesor máximo. Regrésese el exceso de suelo a la
Vasija de porcelana.
Divídase el suelo en la taza de bronce por pasadas firmes del
acanalador a lo largo del diámetro y a través de la línea central de
la masa del suelo de modo que se forme una ranura limpia y de
dimensiones apropiadas. Para evitar rasgaduras en los lados de la
ranura o escurrimientos de la pasta del suelo a la cazuela de
bronce, se permite hacer hasta 6 pasadas de adelante hacia atrás o
de atrás hacia adelante, contando cada recorrido como una
pasada; con cada pasada el acanalador debe penetrar un poco más
profundo hasta que la última pasada de atrás hacia adelante limpie
el fondo de la cazuela. Hágase una ranura con el menor número de
pasadas posible.
Elévese y golpéese la taza de bronce girando la manija F, a una
velocidad de 1,9 a 2,1 golpes por segundo, hasta que las dos
mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de
la ranura, a lo largo de una distancia de cerca de 13 mm (0.5").
Anótese el número de golpes requeridos para cerrar la ranura.
Sáquese una tajada de suelo aproximadamente del ancho de la
espátula, tomándola de uno y otro lado y en ángulo recto con la
ranura e incluyendo la porción de ésta en la cual se hizo contacto,
y colóquese en un recipiente adecuado.
Pésese y anótese. Colóquese el suelo dentro del pesafiltro en el
horno a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) hasta obtener peso constante y
vuélvase a pesar tan pronto como se haya enfriado pero antes de
que pueda haber absorbido humedad higroscópica. Anótese este
peso, así como la pérdida de peso debida al secamiento y el peso
del agua.
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Transfiérase el suelo sobrante en la taza de bronce a la cápsula de
porcelana. Lávese y séquese la taza de bronce y el ranurador y
ármese de nuevo el aparato del límite líquido para repetir el
ensayo.
Repítase la operación anterior por lo menos en dos ensayos
adicionales, con el suelo restante en la vasija de porcelana, al que
se le ha agregado agua suficiente para ponerlo en un estado de
mayor fluidez. El objeto de este procedimiento es obtener
muestras de tal consistencia que al menos una de las
determinaciones del número de golpes requeridos para cerrar la
ranura del suelo se halle en cada uno de los siguientes intervalos:
25-35; 20-30; 15-25. De esta manera, el alcance de las 3
determinaciones debe ser de 10 golpes.
CÁLCULOS:
Calcúlese el contenido de humedad del suelo, expresándolo como
porcentaje del peso del suelo secado en el horno, como sigue:
Preparación de la curva de fluidez. Trácese una, "curva de fluidez"
que represente la relación entre el contenido de humedad y el
correspondiente número de golpes de la taza de bronce, en un
gráfico de papel semilogarítmico. Con el contenido de humedad
como ordenada sobre la escala aritmética, y el número de golpes
como Abscisa sobre la escala logarítmica. la curva de flujo es una
línea recta promedia, que pasa tan cerca como sea posible a través
de los tres o más puntos dibujados.
Límite líquido. Tómese el contenido de humedad correspondiente
a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes
como límite líquido del suelo y aproxímese este valor a un número
entero.
PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN DE ENSAYO (DETERMINACIÓN DEL
LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO DE UN PUNTO)
Preparar el espécimen en la misma forma como se describió en las
secciones antes descritas, excepto que en el mezclado el
contenido de humedad se ajuste a una consistencia que requiere
de 20 a 30 golpes de la copa de limite liquido para cerrar la
ranura.
PROCEDIMIENTO:
El ensayo se efectúa en la misma forma que para el método antes
descrito (multipunto) con la diferencia que el contenido de
humedad de la muestra se debe tomar cuando el número de golpes
requerido para cerrar la ranura esté comprendido entre 20 y 30. Si
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17
se requiere menos de 20 o más de 30 golpes, se ajustará el
contenido de humedad del suelo y se repetirá el procedimiento.
Inmediatamente después de remover un espécimen para contenido
de humedad como se describe en 5.3 y 5.4, formar nuevamente el
suelo en la copa, añadiendo una pequeña cantidad de suelo para
reponer la pérdida debida a la ranuración y las orientaciones de
muestreo para contenido de humedad. Repetir de 5.2.1 a 5.4 y si
el segundo cierre de la ranura requiere el mismo numero de golpes
o no mas de dos golpes de diferencia, tomar otro espécimen para
contenido de humedad. De otro modo, mezclar de nuevo todo el
espécimen y repetir.
CÁLCULOS:
Determinar el límite líquido para cada espécimen de acuerdo al
número de golpes y contenido de humedad, usando una de las
siguientes ecuaciones:
Donde:
N = Número de golpes que causan el cierre de la ranura para el
contenido de humedad.
W n = Contenido de humedad del suelo, para N golpes.
K = factor dado en la Tabla A 1 .
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18
MTC E-111-2000 “Determinación del Límite Plástico e Índice de
Plasticidad”
Se denomina límite plástico (L.P.) a la humedad más baja con la que
pueden formarse barritas de suelo de unos 3,2 mm (1/8") de diámetro,
rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa
(vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se desmoronen.
APARATOS:
Espátula, de hoja flexible, de unos 75 a 100 mm (3" – 4”)
de longitud por 20 mm (3/4") de ancho.
Recipiente para Almacenaje, de porcelana o similar, de
115 mm (4 ½”) de diámetro.
Balanza, con aproximación a 0.01 g.
Horno o Estufa, termostáticamente controlado regulable a
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
Tamiz, de 426 µm (N° 40).
Agua destilada.
Vidrios de reloj, o recipientes adecuados para
determinación de humedades.
Superficie de rodadura. Comúnmente se utiliza un vidrio
grueso esmerilado.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA:
Si se quiere determinar sólo el L.P., se toman aproximadamente 20
g de la muestra que pase por el tamiz de 426 mm (N° 40),
preparado para el ensayo de límite líquido. Se amasa con agua
destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la
masa de suelo. Se toma una porción de 1,5 gr a 2,0 gr de dicha
esfera como muestra para el ensayo.
El secado previo del material en horno o estufa, o al aire, puede
cambiar (en general, disminuir), el límite plástico de un suelo con
material orgánico, pero este cambio puede ser poco importante.
Si se requieren el limite liquido y el limite plástico, se toma una
muestra de unos 15 g de la porción de suelo humedecida y
amasada, preparada de acuerdo con la Norma MTC E 110
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19
(determinación del límite líquido de los suelos). La muestra debe
tomarse en una etapa del proceso de amasado en que se pueda
formar fácilmente con ella una esfera, sin que se pegue demasiado
a los dedos al aplastarla. Si el ensayo se ejecuta después de
realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha
secado, se añade más agua.
PROCEDIMIENTO:
Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a
continuación, se rueda con los dedos de la mano sobre una
superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar
cilindros.
Si antes de llegar el cilindro a un diámetro de unos 3.2 mm (1/8")
no se ha desmoronado, se vuelve a hacer una elipsoide y a repetir
el proceso, cuantas veces sea necesario, hasta que se desmorone
aproximadamente con dicho diámetro.
El desmoronamiento puede manifestarse de modo distinto, en los
diversos tipos de suelo: En suelos muy plásticos, el cilindro queda
dividido en trozos de unos 6 mm de longitud, mientras que en
suelos plásticos los trozos son más pequeños.
La porción así obtenida se coloca en vidrios de reloj o pesa-filtros
tarados, se continúa el proceso hasta reunir unos 6 g de suelo y se
determina la humedad de acuerdo con la norma MTC E 108.
Se repite, con la otra mitad de la masa, el proceso indicado
CÁLCULOS:
Calcular el promedio de dos contenidos de humedad. Repetir el
ensayo si la diferencia entre los dos contenidos de humedad es
mayor que el rango aceptable para los dos resultados listados en la
tabla 2 para la precisión de un operador.
TABLA 2
El límite plástico es el promedio de las humedades de ambas
determinaciones. Se expresa como porcentaje de humedad, con
aproximación a un entero y se calcula así:
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20
CALCULO DEL ÍNDICE DE PLASTICIDAD
Se puede definir el índice de plasticidad de un suelo como la
diferencia entre su límite líquido y su límite plástico.
donde:
L.L. = Límite Líquido
P.L. = Límite Plástico
L.L. y L.P., son números enteros
Cuando el límite líquido o el límite plástico no puedan
determinarse, el índice de plasticidad se informará con la
abreviatura NP (no plástico).
Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el
límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP(no
plástico).
MTC E-112-2000 “determinación de los Factores de Contracción de los
Suelos”
Los factores de contracción cubiertos en este ensayo pueden determinarse
únicamente en suelos básicamente finos (cohesivos), que presenten
resistencia cuando se les seca en el horno.
Se supone normalmente que el término límite de contracción, expresado
como un porcentaje del contenido de agua, representa la cantidad de
agua necesaria para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, cuando se
halle en su relación de vacíos más baja, obtenido ese valor por secamiento
(generalmente en el horno). Así, el concepto del límite de contracción
puede emplearse para evaluar el potencial de contracción o sea la
posibilidad de que se desarrollen grietas en obras que incluyen suelos
cohesivos.
APARATOS:
Cápsula de evaporación, de porcelana, de 115 mm (4 1/2")
y de 150 mm (6") de diámetro, aproximadamente.
Espátula, de 76 mm (3") de longitud y con 20 mm (3/4 ") de
ancho.
Recipiente para contracción o cápsula, de porcelana o de
metal monel (aleación de niquel y cobre) con una base
plana y de 45 mm (1 3/4 ") de diámetro y 12.7 mm (1/2")
de altura.
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21
Regla, de metal de 100 mm (4") o más de longitud
Recipiente de vidrio, con 50 mm (2 ") de diámetro y 2 5
mm (1") de altura, con bordes lisos y nivelados.
Placa de vidrio, con tres patas metálicas salientes para
sumergir la muestra de suelo en mercurio.
Probeta, con capacidad de 25 ml y graduada cada 0.2 ml.
Balanza, con sensibilidad de 0.1 g.
Mercurio, suficiente para llenar el recipiente de vidrio,
hasta que rebose.
Horno o Estufa, termostáticamente controlado y que pueda
conservar temperaturas constantes y uniformes hasta 110 ±
5 °C (230 ± 9 °F), para secar la muestra.
Guantes de asbesto y caucho.
MUESTRA:
Tomar una muestra que pese 30 g aprox., de una porción de
material completamente mezclado, que pase el tamiz de 0.425
mm (No. 40), de acuerdo con los métodos descritos en la Norma
MTC E 106.
PROCEDIMIENTO:
La muestra se colocará y mezclará completamente con agua
destilada en la vasija de evaporación de 115 mm de diámetro (4
1/2"), en forma suficiente para llenar completamente los vacíos
del suelo y para hacerla lo suficientemente pastosa, de manera
que sea fácilmente trabajable en la cápsula, evitando la formación
de burbujas de aire. Para suelos friables, la cantidad de agua
requerida para llegar a la consistencia deseada es igual o
ligeramente mayor que el límite líquido; y para suelos plásticos, la
cantidad de agua puede exceder en un 10% el límite líquido.
El interior de la cápsula para contracción se revestirá con una capa
delgada de vaselina, o cualquier grasa pesada, para evitar la
adhesión del suelo al recipiente.
Una cantidad de suelo húmedo igual o cercano a la tercera parte
del volumen del recipiente de contracción será colocado en el
centro de éste y se forzará a que fluya hacia los bordes siendo
golpeado suavemente sobre una superficie firme, acolchonada por
varias hojas de papel secante o un material similar. Una cantidad
de suelo aproximadamente igual a la primera porción, será
agregada y el recipiente será golpeado hasta que el suelo esté
completamente compactado y todo el aire incluido haya sido
expulsado. Se agregará más suelo y se continuarán los golpes del
recipiente hasta que éste se llene completamente y rebose por los
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22
lados. El exceso de suelo se quitará con la regla metálica y el suelo
adherido a la superficie externa del recipiente se limpiará.
Cuando se haya llenado el recipiente, se enrasa, se limpia y se
pesa inmediatamente, se anota como peso del recipiente y del
suelo húmedo (W1). Se dejará secar la masa de suelo en el aire, a
temperatura ambiente, hasta que el color de la misma cambie de
oscuro a claro. Luego ésta será secada en el horno a temperatura
de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F), hasta alcanzar peso constante; se
pesará anotándose como peso del recipiente y del suelo seco (W2).
Muestras que contengan materia orgánica o cuya constitución
pueda alterarse a la temperatura especificada, se secarán a 60 °C
(140 °F).
La capacidad del recipiente de contracción, en cm3 , la cual es
también el volumen de la masa de suelo húmedo, se determinará
llenando el recipiente con mercurio hasta rebosar eliminando el
exceso, haciendo presión con la placa de vidrio sobre la parte
superior del recipiente o cápsula, y midiendo el volumen de
mercurio retenido en este, con la probeta graduada. Se anotará
como volumen de la masa de suelo húmedo (V).
El volumen de la masa de suelo seco será determinado de la
siguiente manera:
El recipiente de vidrio se llenará de mercurio hasta rebosar y el
exceso de mercurio deberá removerse presionando firmemente la
placa de vidrio con tres salientes sobre la parte superior del
recipiente.
Es esencial que no quede aire atrapado bajo la probeta de suelo.
El volumen de mercurio que ha sido desplazado se medirá en la
probeta graduada y se anotará como el volumen de suelo seco
(Vo).
Después de ser limpiado, se pesará el recipiente de contracción y
se anotará su peso (W3)
CALCULO DEL CONTENIDO DE AGUA:
El contenido de agua del suelo en el momento en que éste fue
colocado en el recipiente, expresado como un porcentaje del peso
seco del suelo, se calculará de la siguiente forma:
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23
También puede ser calculado el contenido de agua así:
Se calculará el contenido de agua con una aproximación de 0.1 (en
el porcentaje).
CALCULO DEL LIMITE DE CONTRACCIÓN
El límite de contracción de un suelo se define como el contenido
mínimo de agua, por debajo del cual una reducción de la cantidad
de agua, no causará una disminución de volumen de la muestra de
suelo, pero al cual un aumento en el contenido de agua causará un
aumento en el volumen de la masa de suelo.
El límite de contracción (LC) será calculado de los datos obtenidos
en la determinación de la contracción volumétrica, así:
El límite de contracción se calculará con una aproximación de 0.01
en el porcentaje.
Método opcional. Cuando es conocido el peso específico real de los
sólidos, Gs, y la relación de contracción, R, el límite de
contracción puede calcularse con la siguiente fórmula:
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24
si R está expresado en g/cm3 , „∫ w es igual a la unidad.
3. EQUIVALENTE DE ARENA
Este método de ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa, finura y
características del material fino presente en una muestra de ensayo formado por
suelo granular que pasa el tamiz Nº4 (4.75 mm). El término “Equivalente de
Arena” transmite el concepto que la mayoría de los suelos granulares y
agregados finos son mezcla de partículas gruesas, arenas y generalmente finos.
Para determinar el porcentaje de finos en una muestra, se incorpora una
medida de suelo y solución en una probeta plástica graduada que luego de ser
agitada separa el recubrimiento de finos de las partículas de arena; después de un
período de tiempo, se pueden leer las alturas de arcilla y arena en la probeta. El
equivalente de arena es la relación de la altura de arena respecto a la altura de
arcilla, expresada en porcentaje.
Este método proporciona un manera rápida de campo para determinar cambios en
la calidad de agregados durante la producción o colocación.
EQUIPOS DE LABORATORIO:
Tubo irrigador. De acero inoxidable, cobre o bronce, de
6.35 mm de diámetro exterior, 508 mm de longitud, cuyo
extremo inferior está cerrado en forma de cuña. Tiene dos
agujeros laterales de 1 mm de diámetro en los dos planos
de la cuña cerca de la punta.
Sistema de Sifón. Se compone de un botellón de 1 galón
(3.8 lt) de capacidad con un tapón. El tapón tiene dos
orificios que lo atraviesan, uno para el tubo del sifón y el
otro para entrada de aire. El conjunto deberá ubicarse a 90
cm por encima de la mesa.
Probeta graduada. Con diámetro interior de 31.75±0.381
mm y 431.8 mm de altura graduada hasta una altura de 381
mm, provista de un tapón de caucho o goma que ajuste en
la boca del cilindro.
Tubo flexible. De caucho o goma con 4.7 mm de diámetro,
tiene una pinza que permite cortar el paso del líquido a
través del mismo. Este tubo permite conectar el tubo
irrigador con el sifón.
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25
Pisón de metal. Consistente en una barra metálica de 457
mm de longitud que tiene enroscado en su extremo inferior
un disco metálico de cara inferior plana perpendicular al
eje de la barra y cara superior de forma cónica. El disco
lleva tres tornillos pequeños que sirven para centrarlo
dentro del cilindro. Lleva una sobrecarga en forma
cilíndrica, de tal manera que el conjunto pese 1 kg. (barra
metálica, disco y sobrecarga).
Recipiente metálico. De estaño aproximadamente de 57
mm de diámetro con capacidad de 85±5 ml, borde superior
uniforme de modo que la muestra que se coloca en ella se
pueda enrasar para conseguir el volumen requerido.
Cronómetro o reloj. Lecturas en minutos y segundos
Embudo. De boca ancha para incorporar la muestra de
ensayo en la probeta graduada.
Tamiz. Tamiz Nº4 según especificaciones E11
Recipiente para mezcla
Horno. Capaz de mantener temperaturas de 110±5ºC.
Papel filtro. Watman Nº2V o equivalente
Los materiales que forman parte del equipo de ensayo de
equivalente de arena son:
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26
PROCEDIMIENTO:
1. Reactivos, materiales y preparación de la Solución Madre
Reactivos y materiales
Cloruro de calcio anhidro, 454 gr.
Glicerina USP, 2050 gr (1640 ml)
Formaldehído, (40% en volumen) 47 gr (45 ml)
Disolver 454 gr. cloruro de calcio anhidro en 0.5 gal (1.9
lt) de agua destilada. Se deja enfriar a temperatura
ambiente y se pasa por papel de filtro. A la solución
filtrada se le incorpora los 2050 gr de glicerina y 47 gr.
de formaldehído mezclar bien.
2. Reactivos, materiales y preparación de la Solución de Trabajo
Reactivos y materiales
Solución madre
Agua destilada
Diluir 85±5 ml al ras de la solución madre en 1 gal (3.8 lt)
de agua destilada.
3. Preparación de la muestra
Separar aproximadamente 1500 gr de material que pase el tamiz
Nº 4 (4.75 mm) Tener el cuidado de desmenuzar todos los
terrones de material fino y limpiar cualquier cubierta de fino
que se adhiere al agregado grueso, estos finos pueden ser
removidos por secado superficial del agregado grueso y
frotación entre las manos sobre un recipiente plano. Añádase
este material a la porción fina de la muestra.
Para determinar la cantidad del material para el cuarteo:
Si fuera necesario humedecer el material, para evitar
segregación o pérdida de finos durante el cuarteo. Tener
cuidado al adicionar agua a la muestra, para mantener una
condición de flujo libre de material.
Usando el recipiente metálico de 85±5 ml de capacidad, saque
cuatro medidas de muestra. Cada vez que se llene una medida
golpear ligeramente, la parte inferior del recipiente sobre una
superficie dura por lo menos cuatro veces.
Registre la cantidad de material contenido en las cuatro
medidas, ya sea por peso o volumen, de la probeta de plástico.
Regrese el material a la muestra y proceda a separarla por
cuarteo, haciendo los ajustes necesarios para obtener el peso o
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27
volumen predeterminado. De este cuarteo se debe obtener, en
los siguientes cuarteos, la cantidad suficiente de muestra para
llenar la medida, y por lo tanto proporcione un espécimen de
ensayo
Secar el espécimen de ensayo a peso constante de 105±5ºC y
dejarlo enfriar a temperatura ambiente antes del ensayo1.
Manteniendo la condición de flujo libre, humedecer lo
suficiente el material para evitar segregación o pérdida de finos
durante el cuarteo.
Separar por cuarteo entre 1000 y 1500 gr de material. Colóquelo
en un recipiente y mezcle en forma circular hacia el centro, por
un minuto, hasta obtener una mezcla uniforme.
Verificar las condiciones de humedad del material apretando
con la mano una porción de material, si se forma una masilla
que permite abrir la mano sin romperse, la mezcla tiene el
rango correcto de humedad. Si la muestra está muy seca se
desmoronará, debiendo adicionar agua; volver a mezclar y
probar si se formó la masilla plástica. Si la muestra está muy
húmeda deberá secarse al aire, mezclándola frecuentemente
para asegurar uniformidad y ensayándola nuevamente.
Si la humedad inicial se encuentra dentro de los límites arriba
descritos, la muestra se puede ensayar inmediatamente. Si la
humedad es diferente a los límites indicados, la muestra deberá
ponerse en una vasija, cubriéndola con una toalla húmeda que
no toque el material, por espacio de 15 min. como mínimo
Después de transcurrido el tiempo mínimo, remezclar por 1 min.
sin agua, formando un cono con el material, utilizando una
paleta.
Tome el recipiente metálico en una mano y presiónese contra la
base del cono mientras se sostiene a éste con la mano libre.
A medida que el recipiente atraviesa el cono manténgase
suficiente presión en la mano para que el material lo llene por
completo. Presiónese firmemente con la palma de la mano
compactando el material hasta que éste se consolide, el
exceso debe ser retirado y desechado, enrasando con la paleta
a nivel del borde del recipiente.
4. Preparación de Aparatos
Ajustar el sifón a un botellón de 1.0 gal (3.8 lt) conteniendo la
solución de trabajo de cloruro de calcio. Colocarlo en un
anaquel ubicado a 91±3 cm sobre la mesa de trabajo.
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28
Soplar el sifón dentro del botellón con solución, por el tubo de
purga y con la abrazadera abierta.
5. Procedimiento
Por el sifón verter 102±3 mm. de solución de trabajo de cloruro
de calcio, en la probeta.
Con ayuda del embudo verter en la probeta, 85±5 cm del suelo
preparado.
Golpear la parte baja del cilindro varias veces con la palma de
la mano para desalojar las posibles burbujas de aire y para
humedecer completamente la muestra. Dejar reposar durante
10±1 min.
Transcurridos los 10 min., tapar la probeta con un tapón; suelte
el material del fondo invirtiendo parcialmente el cilindro y
agitándolo a la vez. El material puede ser agitado con
cualquiera de los siguientes métodos:
Método mecánico
Colóquese la probeta tapada en el agitador mecánico, y
permitir que lo sacuda por 45±1 s.
Método del agitador manual
Ajustar la probeta tapada con las tres pinzas de resorte, sobre
el soporte del agitador manual y ponga el contador en tiempo
cero. Párese frente al agitador y fuerce el puntero sobre la
marca límite pintada en el tablero, aplicando la fuerza
horizontal sobre la biela resortada del lado derecho. Luego
retirar la mano de la biela y deje que la acción del resorte
mueva el soporte y la probeta en la dirección opuesta sin ayuda
e impedimento alguno. Aplique suficiente fuerza a la biela
resortada, con la mano derecha, durante el recorrido con
empuje para llevar el índice hasta la marca límite del émbolo,
empujando la biela con la punta de los dedos para mantener un
movimiento oscilatorio suave. El centro del límite de carrera
está colocado para prever la longitud adecuada del movimiento
y su ancho se ajusta al máximo de variación permitida. La
cantidad correcta de agitación se logra solamente cuando el
extremo del índice invierte su dirección dentro de los límites
marcados. Una correcta agitación puede mantenerse usando
solamente el antebrazo y la muñeca para mantener el agitador.
Continúe la agitación por 100 ciclos.
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29
Método manual
Sujetar la probeta en posición horizontal y sacudirla
vigorosamente de izquierda a derecha.Agitar el cilindro 90
ciclos en 30 segundos, usando un recorrido de 23±3 cm. Un ciclo
se define como el movimiento completo a la derecha seguido
por otro a la izquierda. El operador deberá mover solamente los
antebrazos manteniendo el cuerpo y hombros relajados.
Concluida con la operación de agitación, colocar la probeta
verticalmente sobre la mesa de trabajo y quitar el tapón.
Proceso de irrigación: El cilindro no deberá moverse de su
posición vertical y con la base en contacto con la superficie de
trabajo. Introduzca el tubo irrigador en la parte superior de la
probeta, suelte la abrazadera de la manguera y limpie el
material de las paredes de la probeta mientras el irrigador baja.
El irrigador debe llegar hasta el fondo, aplicando suavemente
una presión y giro mientras que la solución de trabajo fluye por
la boca del irrigador, esto impulsa el material fino desde el
fondo hacia arriba poniéndolo sobre las partículas gruesas de
arena. Cuando el nivel del líquido alcance la señal de los 38
cm, levante el tubo irrigador despacio sin que deje de fluir la
solución, de tal manera que el nivel se mantenga cerca de 38.0
cm mientras se saca el tubo. Regule el flujo justo antes que
el tubo esté completamente fuera y ajuste el nivel final a los
38.0 cm.
Lectura de arcilla: Dejar reposar durante 20 min. ± 15 s.
Comience a medir el tiempo luego de retirar el tubo irrigador. Al
término de los 20 min., leer el nivel superior de la suspensión
de arcilla. Este valor se denomina lectura de arcilla. Si la línea
de marca no es clara transcurridos los 20 min. del período de
sedimentación, permita que la muestra repose sin ser
perturbada hasta que una lectura de arcilla pueda ser
claramente obtenida; inmediatamente, lea y anote el nivel
máximo de la suspensión arcillosa y el tiempo total de
sedimentación. Si el período total de sedimentación excede los
30 min., efectúe nuevamente el ensayo, usando tres
especimenes individuales de la misma muestra. Registre la
lectura de la columna de arcilla para la muestra que requiere el
menor tiempo de sedimentación como lectura de arcilla.
Lectura de arena: Después de la lectura de arcilla, introduzca en
la probeta el ensamblaje del pie (conjunto del disco, varilla y
sobrepeso) y baje lentamente hasta que llegue sobre la arena.
No permitir que el indicador golpee la boca de la probeta
mientras se baja el conjunto. Cuando el conjunto toque la arena
con uno de los tornillos de ensamblaje hacia la línea de
graduación de la probeta, lea y anote. Restar 25.4 cm. del nivel
indicado en el borde superior del indicador y registrar este valor
como la lectura de arena.
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30
Después de tomar la lectura de arena, tenga cuidado de no
presionar con el pie porque podría dar lecturas erróneas.
Si las lecturas de arcilla y arena están entre 2.5 mm de
graduación (0.1 pulgadas), registrar el nivel de graduación
inmediatamente superior como lectura.
CALCULO E INFORME
Calcule el equivalente de arena con aproximación a 0.1% como
sigue:
Donde:
SE Equivalente de arena expresado en porcentaje
Si el equivalente de arena calculado no es un número entero,
considere el entero inmediato superior. Por ejemplo, si el nivel de
arcilla fue 8.0 y el nivel de arena fue 3.3, el equivalente de arena
calculado será:
El valor de equivalente de arena calculado no es un número entero
y será registrado como el número entero inmediato superior, que
para el ejemplo es 42.
Si se desea el promedio de series de valores de equivalente de
arena, promediar los valores redondeados determinados como se
describe anteriormente. Si el promedio de estos valores no es un
número entero, redondear al número entero inmediatamente
superior.
OBSERVACIONES:
La temperatura de la solución de trabajo se debe mantener a
22±3ºC durante el ensayo, si las condiciones de campo impiden
tener este rango, las muestras deben ser ensayadas en el
laboratorio donde el control de la temperatura es posible.
También es posible elaborar curvas de corrección por temperatura
para cada material a ser ensayado.
Realizar el ensayo en un lugar libre de vibraciones. El exceso de
estas puede causar que la relación entre el material suspendido y
el sedimentado sea mayor.
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31
No exponer las probetas de plástico a la luz del sol a no ser que
sea necesario.
Será necesario limpiar el crecimiento de hongos dentro del tubo de
jebe y del tubo irrigador, con un solvente limpio de hipocloruro de
sodio (blanqueador doméstico de cloro) y agua en la misma
cantidad.
En ocasiones los agujeros de la punta del tubo irrigador se
obstruyen con partículas de arena, estas deben liberarse con ayuda
de una aguja u otro objeto similar que sea posible introducir sin
incrementar el tamaño de la abertura.
El recipiente de mezcla y almacenamiento para soluciones deberá
estar limpio. No debe incorporarse una solución nueva a una
solución antigua.
Si las lecturas de arcilla y arena se encuentran entre líneas de
graduación, se anotará lalectura correspondiente a la graduación
inmediata superior.
Si el valor de equivalente de arena en una muestra está por debajo
de las especificaciones para dicho material, hacer dos ensayos
adicionales en la misma muestra y tomar el promedio de los tres
como el equivalente de arena.
Para obtener el promedio de una serie de valores de equivalente
de arena, promédiese el número de valores enteros determinados.
Equipo de equivalente arena.
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32
Por sistema de Sifón.
4. PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN
El Manual de Ensayos especifica los siguientes ensayos para PESO ESPECIFICO Y
ABSORCION:
• MTC E-205-2000 “Gravedad Especifica y Absorción de Agregados Finos”
• MTC E-206-2000 “Peso Específico y Absorción de Agregados Gruesos”
MTC E-205-2000 “GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS
FINOS”
Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinación del peso específico
aparente y real a 23/23 °C (73.4/73.4 °F) así como la absorción después de 24 horas de
sumergidos en agua, de los agregados con tamaño inferior a 4.75 mm (tamiz No. 4).
APARATOS:
Balanza, con capacidad mínima de 1000 g y sensibilidad de 0.1g.
Matraz aforado o picnómetro, en el que se puede introducir la
totalidad de la muestra y capaz de apreciar volúmenes con una
exactitud de ±ҏ 0.1 cm 3 . Su capacidad hasta el enrase será, como
mínimo, un 50 por ciento mayor que el volumen ocupado por la
muestra. Para los tamaños de agregados más finos puede emplearse
un matraz aforado de 500 cm 3 de capacidad, o un frasco de La
Chatelier.
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33
Molde cónico. Un tronco de cono recto, construido con una chapa
metálica de 0.8 mm de espesor como mínimo, y de 40 ± ҏ 3 mm del
diámetro interior en su base menor, 90 ± ҏ 3 mm de diámetro
interior en una base mayor y 75 ± ҏ 3 mm de altura.
Varilla para apisonado, metálica, recta, con un peso de 340 ±15 g y
terminada por uno de sus extremos en una superficie circular plana
para el apisonado, de 25 ± ҏ 3 mm de diámetro.
Bandejas de zinc, de tamaño apropiado.
Un dispositivo que proporcione una corriente de aire caliente de
velocidad moderada.
PROCEDIMIENTO:
Después de homogeneizar completamente la muestra y eliminar el material
de tamaño superior a 4.75 mm (tamiz No. 4), se selecciona, por cuarteo,
una cantidad aproximada de 1 Kg., que se seca en el horno a 100 - 110 °C,
se enfría luego al aire a la temperatura ambiente durante 1 a 3 horas. Una
vez fría se pesa, repitiendo el secado hasta lograr peso constante. A
continuación se cubre la muestra completamente con agua y se la deja así
sumergida durante24 ± ҏ 4 horas. Cuando los pesos específicos y la
absorción vayan a utilizarse en el proyecto de mezclas de concretos
hidráulicos, en las que los agregados son utilizados normalmente en estado
húmedo, puede prescindirse del secado previo hasta peso constante.
Además, si los agregados se han mantenido previamente con su superficie
continuamente mojada, se puede igualmente omitir el periodo de 24 h de
inmersión. Los valores que se obtienen para la absorción y el peso
especifico aparente saturado con superficie seca, pueden ser
significativamente más altos si se omite el secado previo antes del periodo
de inmersión, por lo cual deberá consignarse siempre en los resultados
cualquier alteración introducida en el proceso general.
Después del período de inmersión, se decanta cuidadosamente el agua para
evitar la pérdida de finos y se extiende la muestra sobre una bandeja,
comenzando la operación de desecar la superficie de las partículas,
dirigiendo sobre ella una corriente moderada de aire caliente, mientras se
agita continuamente para que la desecación sea uniforme, y continuando el
secado hasta que las partículas puedan fluir libremente.
Para fijar este punto, cuando se empiece a observar visualmente que se
está aproximando el agregado a esta condición, se sujeta firmemente
elmolde cónico con su diámetro mayor apoyado sobre una superficie plana
no absorbente, echando en su interior a través de un embudo y sin
apelmazar, una cantidad de muestra suficiente, que se apisona
ligeramente con 25 golpes de la varilla, levantando a continuación, con
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cuidado, verticalmente el molde. Si la superficie de las partículas conserva
aún exceso de humedad, el cono de agregado mantendrá su forma original,
por lo que se continuará agitando y secando la muestra, realizando
frecuentemente la prueba del cono hasta que se produzca un primer
desmoronamiento superficial, indicativo de que finalmente ha alcanzado el
agregado la condición de superficie seca. El procedimiento descrito
anteriormente solamente es válido cuando el desmoronamiento superficial
no se produce en la primera prueba, por la falta de seguridad en el estado
de humedad superficial que ello comportaría. En este caso, deberán
añadirse al agregado algunos centímetros cúbicos de agua, mezclar
completamente toda la muestra y dejarla tapada para evitar la evaporación
durante una media hora. A continuación se repiten de nuevo los procesos de
secado y pruebas del cono, hasta determinar el estado correcto de saturado
con superficie seca.
Inmediatamente, se introducen en el picnómetro previamente tarado, 500.0
g del agregado fino, preparado como se ha descrito anteriormente, y se le
añade agua hasta aproximadamente un 90 por ciento de su capacidad; para
eliminar el aire atrapado se rueda el picnómetro sobre una superficie plana,
e incluso agitando o invirtiéndolo si es preciso, introduciéndolo
seguidamente en un baño de agua a una temperatura entre 21° y 25°C
durante 1 hora, transcurrida la cual se enrasa con agua a igual temperatura,
sé saca del baño, se seca rápidamente su superficie y se determina su peso
total (picnómetro, muestra y agua), con una aproximación de 0.1 g.
Pueden emplearse cantidades de muestra inferiores a los 500 g
especificados en el procedimiento general (aunque nunca menos de 50 g).
En los casos en que se utilice una cantidad inferior a 500 g, los límites de
exactitud para las pesadas y medidas deberán reducirse en las
proporciones correspondientes.
Si se desea, el peso de agua necesaria para el enrase final del picnómetro
aforado puede determinarse volumétricamente con una bureta que
aproxime 0.1 cm 3. En estos casos, el peso total del picnómetro enrasado
será:
En la cual:
C = Peso total del picnómetro con muestra y agua hasta el enrase, en
gramos.
S = Peso de la muestra saturada, con superficie seca, en gramos.
Va = Volumen de agua añadida, en cm 3 .
M = Peso del picnómetro vacío, en gramos.
Tomándose el valor 0.9975 como promedio del peso específico del agua en
el intervalo de temperaturas utilizado.
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35
Se saca el agregado fino del matraz y se deseca en el horno a 100 - 110 °C,
hasta peso constante; se enfría al aire a temperatura ambiente durante 1 a
1-½ horas y se determina finalmente su peso seco.
Si no se conoce, se determinará el peso del picnómetro aforado lleno de
agua hasta el enrase, sumergiéndolo en un baño de agua a la temperatura
de ensayo y siguiendo en su determinación un procedimiento paralelo,
respecto a tiempos de inmersión y pesadas.
RESULTADOS:
A = Peso al aire de la muestra desecada, en gramos.
B = Peso del picnómetro aforado lleno de agua, en gramos.
C = Peso total del picnómetro aforado con la muestra y lleno de agua, en
gramos.
S = Peso de la muestra saturada, con superficie seca en g.
Se calculan los pesos específicos aparente a 23/23 °C(73.4/73.4 °F),
saturado superficie seca así como la absorción, por las siguientes
expresiones(se expresarán siempre las temperaturas a las cuales se hayan
realizado las medidas):
S.S.S. = Saturado con Superficie Seca.
Cuando se usa el frasco de Le Chatelier:
R1 = Lectura inicial del nivel del agua en el frasco.
R2 = Lectura final del nivel del agua en el frasco.
S1 = Peso de la muestra saturada con superficie seca empleando el frasco
de Le Chatelier (g)
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Se tiene:
PRECISION:
Se puede aplicar el siguiente criterio para juzgarla aceptabilidad de los
resultados con un 95 por ciento de probabilidad.
Los ensayos por duplicado, realizados en un mismo laboratorio sobre una
misma muestra, se, considerarán satisfactorios si no difieren en más de las
siguientes cantidades:
para los pesos específicos : 0.03
para la absorción (un solo operador) : 0.45
Los ensayos realizados en un mismo laboratorio sobre una misma muestra,
se considerarán satisfactorios si no difieren de su valor medio en más de las
siguientes cantidades:
para los pesos específicos : ±ҏ 0.02
para la absorción (un solo operador) : ± ҏ 0.31
MTC E-206-2000 “PESO ESPECIFICO Y ABSORCION DE AGREGADOS
GRUESOS”
Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinación de los pesos
específicos aparente y nominal, así como la absorción, después de 24 horas de sumergidos
en agua, de los agregados con tamaño igual o mayor a 4.75 mm (tamiz No. 4).
APARATOS:
Balanzas, con capacidad igual o superior a 5000 g,según el tamaño
máximo de la muestra para ensayo , con sensibilidad de 0.5 g para
pesos hasta de 5000 g, o 0.0001 veces el peso de la muestra, para
pesos superiores.
Canastillas metálicas, como recipientes para las muestras en las
pesadas sumergidas. Se dispondrá de dos tipos de canastillas
metálicas, de aproximadamente igual base y altura, fabricadas con
armazón de suficiente rigidez y paredes de telametálica con malla
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37
de 3 mm. Para agregados con tamaño máximo inferior a 38 mm (1
½") se utilizarán canastillas con capacidades de 4 a 7 dm3 y para
tamaños superiores canastillas con capacidades de 8 a 16 dm3
(litros).
Dispositivo de suspensión. Se utilizará cualquier dispositivo que
permita suspender las canastillas de la balanza, una vez sumergida.
PREPARACION DE LA MUESTRA:
Se comienza por mezclar completamente los agregados, cuarteándolos a
continuación, hasta obtener aproximadamente la cantidad mínima
necesaria para el ensayo, después de eliminar el material inferior a 4.75
mm. Las cantidades mínimas para ensayo se indican en la Tabla 3, en
función del tamaño máximo nominal del agregado.
TABLA 3
Si se desea, puede fraccionarse la muestra y ensayar separadamente cada
una de las fracciones; cuando la muestra contenga más de un 15 por ciento
retenido en el tamiz de 38.10 mm (1 ½ "), se separará entonces siempre por
este tamiz al menos en dos fracciones.
Cuando se fracciona la muestra, las cantidades mínimas para ensayo de
cada fracción se ajustarán, según su tamaño máximo particular, a lo
indicado en la Tabla 3.
PROCEDIMIENTO:
La muestra se lava inicialmente con agua hasta eliminar completamente el
polvo u otras sustancias extrañas adheridas a la superficie de las partículas;
se seca a continuación en una estufa a 100° - 110 °C y se enfría al aire a la
temperatura ambiente durante 1 a 3 horas. Una vez fría se pesa, repitiendo
el secado hasta lograr peso constante, y se sumerge en agua, también a
temperatura ambiente, durante 24 ±4 horas.
Cuando se vayan a utilizar los valores de la absorción y pesos específicos en
concretos hidráulicos con agregados normalmente empleados en estado
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húmedo, se puede prescindir del secado hasta peso constante. Además, si
los agregados se han mantenido con su superficie continuamente mojada
hasta el ensayo, pueden también suprimirse las 24 horas de inmersión en
agua. Los valores obtenidos para la absorción y el peso específico aparente
con agregados en el estado de saturados con superficie seca, pueden ser
significativamente más altos si antes de mojarlos se ha omitido el secado
previo indicado en el párrafo anterior, por lo cual deberá consignarse en los
resultados cualquier alteración que se introduzca en el procedimiento
general.
Después del período de inmersión, se saca la muestra del agua y se secan
las partículas rodándolas sobre un pifio absorbente de gran tamaño, hasta
que se elimine el agua superficial visible, secando individualmente los
fragmentos mayores. Se tomarán las precauciones necesarias para evitar
cualquier evaporación de la superficie de los agregados. A continuación, se
determina el peso de la muestra en el estado de saturada con superficie
seca (S.S.S.). Estas y todas las pesadas subsiguientes se realizarán con una
aproximación de 0.5 g para pesos hasta 5000 g y de 0.0001 veces el peso de
la muestra para pesos superiores.
A continuación, se coloca la muestra en el interior de la canastilla metálica
y se determina su peso sumergida en el agua, a la temperatura entre 21° y
25 °C y un peso unitario de 0.997 ±0.002 g/cm3. Se tomarán las
precauciones necesarias para evitar la inclusión de aire en la muestra
sumergida, agitando convenientemente. La canastilla y la muestra deberán
quedar completamente sumergidas durante la pesada y el hilo de
suspensión será lo más delgado posible para que su inmersión no afecte a
las pesadas.
Se seca entonces la muestra en horno a 100° - 110 °C, se enfría al aire a la
temperatura ambiente durante 1 a 3 horas y se determina su peso seco
hasta peso constante.
RESULTADOS:
A = Peso en el aire de la muestra seca en gramos
B = Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca, en gramos.
C = Peso sumergido en agua de la muestra saturada, en gramos.
Se calculan los pesos específicos aparente, saturado con superficie seca y
nominal así como la absorción, por medio de las siguientes expresiones:
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S.S.S. = Saturado con Superficie Seca.
Se expresarán siempre las temperaturas a las que se hayan determinado los
pesos.
Cuando se divide la muestra total para ensayo en fracciones más pequeñas ,
se ensayarán por separado cada una de las fracciones, calculándose sus
respectivos pesos específicos y absorción a partir de las expresiones ya
mencionadas.
Para obtener el verdadero valor, tanto del peso específico como de la
absorción, correspondientes a la mezcla total (n fracciones), se aplican las
expresiones:
Donde:
P1, P2, . . . Pn = Porcentajes respectivos delpeso de cada fracción con
respecto al peso total de la muestra.
G1, G2, . . . Gn = Pesos específicos (aparente, saturado con superficie
seca o real, el que se esté calculando) de cada fracción de la muestra total.
A1, A2, . . . An = Porcentajes de absorción de cada fracción de la muestra
total.
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Gp = Verdadero valor del peso especifico correspondiente
(aparente,saturado superficie seca o real) a la muestra total.
A = Valor del porcentaje de absorción de la muestra total.
PRECISION:
Puede seguirse el siguiente criterio para juzgarla aceptabilidad de los
resultados con un 95 % de probabilidad.
Los ensayos por duplicado realizados en un mismo laboratorio sobre una
misma muestra, se considerarán satisfactorios si no difieren en más de las
siguientes cantidades:
para los Pesos Específicos 0.01
para la Absorción 0.13
Los ensayos realizados en un mismo laboratorio sobre una misma muestra,
se considerarán satisfactorios si no difieren de su valor medio en más de las
siguientes cantidades:
para los Pesos Específicos ±0.01
para la Absorción ±0.09
Para muestras diferentes, aún con idéntico origen, los límites de precisión
deberán ser superiores.
5. PESO UNITARIO SUELTO
OBJETO
Establecer el método para determinar el peso unitario suelto o compactado
y el porcentaje de los vacíos de los agregados, ya sean finos, gruesos o una
mezcla de ambos.
APARATOS
Balanza. Debe medir con una exactitud de 0.1% con respecto al material
usado.
Varilla compactadora, de acero, cilíndrica, de 16 mm ( 5 /8") de diámetro,
con una longitud aproximada de 600 mm (24"). Un extremo debe ser
semiesférico y de 8 mm de radio ( 5 /16").
Recipientes de medida, metálicos, cilíndricos, preferiblemente provistos de
agarraderas, a prueba de agua, con el fondo y borde superior pulido, plano
y suficientemente rígido, para no deformarse bajo duras condiciones de
trabajo. Los recipientes de 15 a 30 litros deben ir reforzados en su boca con
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una banda de acero de 40 mm de ancho. La capacidad del recipiente
utilizado en el ensayo, depende del tamaño máximo de las partículas del
agregado que se va a medir, de acuerdo con los limites establecidos en la
Tabla Nº 1
El espesor del metal se indica en la tabla Nº 2. El borde superior será pulido
y plano dentro de 0,25 mm y paralelo al fondo dentro de 0,5%. La pared
interior deberá ser pulida y continua.
PESO UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO
Método del apisonado. Para agregados de tamaño nominal menor o igual
que 39 mm (11/2").
• El agregado debe colocarse en el recipiente, en tres capas de igual
volumen aproximadamente, hasta colmarlo.
• Cada una de las capas se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes
de varilla, distribuidos uniformemente en cada capa, utilizando el extremo
semiesférico de la varilla.
VACÍOS EN LOS AGREGADOS
Los vacíos en los agregados pueden calcularse en la siguiente forma,
empleando el peso unitario obtenido mediante apisonado, vibrado o
simplemente mediante el llenado a paladas.
Siendo:
A = Peso específico aparente según los procedimientos MTC E205.
B = Peso unitario de los agregados determinado por los procedimientos de
los numerales 3.1, 3.2 y 3.3 en k g/m 3 (lb/pie 3 ).
W = Peso unitario del agua, 1000 kg/m 3 (62.4 lb/pie 3 )
INFORME
Infórmense los resultados obtenidos en la siguiente forma:
• Peso unitario de los agregados, o sea el cociente entre el peso de las
muestras dentro del recipiente y el volumen de éste en kg (lb).
• % Vacíos en los agregados compactados por apisonado.
• % Vacíos en las agregados compactados por vibrado.
• % Vacíos en los agregados sueltos, llenados a paladas.
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PRECISIÓN
Se ha hallado que la desviación normal entre varios laboratorios, es de 24
kg/m 3 (1.5 lb/pie3 ) para tamaños nominales máximos de 19.0 mm (3/4")
de peso normal, empleando recipientes de medida para agregados gruesos
de 15 litros (1/2pie 3 ). Por tanto, resultados de dos ensayos
adecuadamente ejecutados en dos laboratorios diferentes, sobre la muestra
del mismo agregado grueso, no deberán diferir en más de 67 kg/m 3 (4.2
lb/pie 3 ). La desviación normal de un mismo operador se ha hallado en 11
kg/m 3 (0.7 lb/pie 3 ). Por lo tanto, resultados de dos ensayos
correctamente ejecutados por el mismo operador sobre la misma muestra
de agregados gruesos, no deberá diferir en más de 32 kg/m 3 (2.0 lb/pie 3).
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6. PESO UNITARIO VARILLADO
OBJETO
Establecer el método para determinar el peso unitario varillado y el
porcentaje de los vacíos de los agregados, ya sean finos, gruesos o una
mezcla de ambos.
APARATOS
Balanza. Debe medir con una exactitud de 0.1% con respecto al material
usado.
Varilla compactadora, de acero, cilíndrica, de 16 mm ( 5 /8") de diámetro,
con una longitud aproximada de 600 mm (24"). Un extremo debe ser
semiesférico y de 8 mm de radio ( 5 /16").
Recipientes de medida, metálicos, cilíndricos, preferiblemente provistos de
agarraderas, a prueba de agua, con el fondo y borde superior pulido, plano
y suficientemente rígido, para no deformarse bajo duras condiciones de
trabajo. Los recipientes de 15 a 30 litros deben ir reforzados en su boca con
una banda de acero de 40 mm de ancho. La capacidad del recipiente
utilizado en el ensayo, depende del tamaño máximo de las partículas del
agregado que se va a medir, de acuerdo con los limites establecidos en la
Tabla Nº 1
El espesor del metal se indica en la tabla Nº 2. El borde superior será pulido
y plano dentro de 0,25 mm y paralelo al fondo dentro de 0,5%. La pared
interior deberá ser pulida y continua.
PESO UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO
Método del apisonado. Para agregados de tamaño nominal menor o igual
que 39 mm (11/2").
• El agregado debe colocarse en el recipiente, en tres capas de igual
volumen aproximadamente, hasta colmarlo.
• Cada una de las capas se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes
de varilla, distribuidos uniformemente en cada capa, utilizando el extremo
semiesférico de la varilla.
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7. ABRASIÓN
El Manual de Ensayos especifica el siguiente ensayo:
• MTC E-207-2000 “Abrasión - los Angeles”
MTC E-207-2000 “ABRASION LOS ANGELES (L.A.) AL DESGASTE DE LOS
AGREGADOS DE TAMAÑOS MENORES DE 37.5 mm (1 ½") ”
Se refiere al procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de desgaste de los
agregados gruesos hasta de 37.5 mm (1 ½") por medio de la máquina de Los Ángeles.
El método se emplea para determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o
triturados, empleando la citada máquina con una carga abrasiva.
APARATOS y MATERIALES:
o Balanza, que permita la determinación del peso con aproximación de
1 g.
o Estufa, que pueda mantener una temperatura uniforme de 110 ±ҏ 5
°C (230 ±ҏ 9 °F).
o Tamices.
o Máquina de Los Ángeles: la máquina para el ensayo de desgaste de Los
Ángeles tendrá las características que se indican en la Figura 1.
Consiste en un cilindro hueco, de acero, con una longitud interior de
508 ± ҏ 5 mm (20 ± ҏ 0.2") y un diámetro, también interior, de 711 ±
ҏ 5 mm (28 ± ҏ 0.2"). Dicho cilindro lleva sus extremos cerrados y en
el centro de cada extremo un eje, que no penetra en su interior,
quedando el cilindro montado de modo que pueda girar en posición
horizontal alrededor de este eje. El cilindro estará provisto de una
abertura, para introducir la muestra que se desea ensayar, y un
entrepaño, para conseguir la rotación de la mezcla y de la carga
abrasiva. La abertura podrá cerrarse por medio de una tapa con
empaquetadura que impida la salida del polvo, fijada por medio de
pernos. La tapa se diseñará de manera tal que se mantenga el
contorno cilíndrico interior. El entrepaño se coloca de modo que la
carga no caiga sobre la tapa durante el ensayo, ni se ponga en
contacto con ella en ningún momento. El entrepaño será
desmontable, de acero, ocupando longitudinalmente toda una
generatriz del cilindro y se proyectará radialmente, y hacia el centro
de la sección circular del cilindro, en longitud de 89 ± ҏ 2 mm (3,5 ± ҏ
0.1"). Tendrá un espesor tal que permita montarlo por medio de
pernos u otro medio apropiado, de forma que quede instalado de un
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modo firme y rígido. La distancia del entrepaño a la abertura, medida
a lo largo de la circunferencia del cilindro y en el sentido de la
rotación, será mayor de 1.27 m (50"). La superficie del entrepaño de
la máquina de Los Ángeles está sometida a un fuerte desgaste y al
impacto de las bolas, originándose en ella un relieve a unadistancia
aproximadamente de 32 mm (1 ¼") desde la unión del entrepaño con
la superficie interior del cilindro. Si el entrepaño está echo de una
sección angular, no solamente puede formarse este relieve, sino que
aquél se puede llegar a doblar longitudinal o transversalmente y con
respectoa su correcta disposición, por lo cual debe ser revisado
periódicamente. Si se observa alguno de estos defectos, el entrepaño
debe ser reparado o reemplazado antes de realizar nuevos ensayos.
La influencia de todos estos factores sobre los resultados del ensayo
no es conocida; sin embargo, para uniformar las condiciones de
ensayo se recomienda eliminar el relieve formado cuando su altura
sea superior a 2 mm (0.1"). La máquina será accionada y
contrabalanceada en forma tal, que debe mantener la velocidad
periférica básicamente uniforme. La pérdida de velocidad y el
deslizamiento del mecanismo de transmisión son causa frecuente de
que los resultados del ensayo no coincidan con los obtenidos en otra
máquina de desgaste de Los Ángeles con velocidad periférica
constante.
o Carga abrasiva. La carga abrasiva consistirá en esferas de acero o de
fundición, de un diámetro entre 46.38 mm (1 13/16") y 47.63 mm (1
7/8") y un peso comprendido entre 390 g y 445 g. La carga abrasiva
dependerá de la granulometría de ensayo, A, B, C o D, según se indica
en el numeral 3.2, de acuerdo con la Tabla 4 siguiente:
PREPARACION DE LA MUESTRA:
La muestra consistirá en agregado limpio por lavado y secado en horno a
una temperatura constante comprendida entre 105 y 110 °C (221 a 230°'F),
separada por fracciones de cada tamaño y recombinadas con una de las
granulometrías indicadas en la Tabla 5. La granulometría o granulometrías
elegidas serán representativas del agregado tal y como va a ser utilizado en
la obra. La muestra antes de ensayada deberá ser pesada con aproximación
de1 g. TABLA 5
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Cuando se triture la muestra en el laboratorio, se hará constar esto en el
informe, debido a la influencia que tiene la forma de las partículas en el
resultado del ensayo.
PROCEDIMIENTO:
Ejecución del ensayo. La muestra y la carga abrasiva correspondiente, se
colocan en la máquina de Los Ángeles, y se hace girar el cilindro a una
velocidad comprendida entre 30 y 33 rpm; el número total de vueltas
deberá ser 500. La máquina deberá girar de manera uniforme para
mantener una velocidad periférica prácticamente constante. Una vez
cumplido el número de vueltas prescrito, se descarga el material del
cilindro y se procede con una separación preliminar de la muestra
ensayada, en el tamiz # 12. La fracción fina que pasa, se tamiza a
continuación empleando el tamiz de 1.70 mm (No. 12). El material más
grueso que el tamiz de 1.70 mm (No. 12) se lava, se seca en el horno, a una
temperatura comprendida entre 105 a 110 °C (221 a 230 °F), hasta peso
constante, y se pesa con precisión de 1 g.
Cuando el agregado esté libre de costras o de polvo, puede eliminarse la
exigencia del lavarlo antes y después del ensayo. La eliminación del lavado
posterior, rara vez reducirá la pérdida medida, en más del 0.2% del peso de
la muestra original.
RESULTADOS:
El resultado del ensayo es la diferencia entre el peso original y el peso final
de la muestra ensayada, expresado como tanto por ciento del peso original.
El resultado del ensayo (% desgaste) recibe el nombre de coeficiente de
desgaste de Los Ángeles. Calcúlese tal valor así:
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P1 = Peso muestra seca antes del ensayo.
P2 = Peso muestra seca después del ensayo, previo lavado sobre tamiz de
1.70 mm (No. 12).
PRECISION:
Para agregados con tamaño máximo nominal de 19 mm (¾"), con
porcentajes de pérdida entre 10 y 45%, el coeficiente de variación entre
resultados de varios laboratorios, es del 4.5%. Entonces, resultados de dos
ensayos bien ejecutados, por dos laboratorios diferentes, sobre muestras
del mismo agregado grueso, no deberán diferir el uno del otro en más del
12.7% de su promedio.
El coeficiente de variación de operadores individuales, se encontró que es
del 2%. Entonces, los resultados de dos ensayos bien ejecutados sobre el
mismo agregado grueso, no deberán diferir, el uno del otro, en más del
5.7% de su promedio.
8. PROCTOR MODIFICADO
El Manual de Ensayos especifica el ensayo PROCTOR MODIFICADO:
• MTC E-115-2000 “COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO
UNA ENERGIA MODIFICADA (56 000 pie-lb/pie32 700 kN-m/m3)”
MTC E-115-2000 “COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO
UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (56 000 pie -lb/pie32 700 kN-
m/m3)”
Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para
determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva
de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de
diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm),
produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3(2 700 kN-m/m3).
Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30% ó menos en peso de sus partículas
retenidas en el tamiz de 3/4” pulg (19,0 mm).
Se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado debe ser indicado en las
especificaciones del material a ser ensayado. Siel método no está especificado, la elección
se basará en la gradación del material.
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METODO A:
Molde.- 4 pulg. de diámetro (101,6mm)
Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz Nº 4 (4,75 mm).
Capas.- 5
Golpes por capa.- 25
Uso.- Cuando el 20% ó menos del peso del material es retenido en el
tamiz Nº 4 (4,75 mm).
Otros Usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen
éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método
B ó C.
METODO B:
Molde.- 4 pulg. (101,6 mm) de diámetro.
Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm).
Capas.- 5
Golpes por capa.- 25
Usos.- Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz
Nº 4 (4,75mm) y
20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8pulg (9,5
mm).
Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en
los requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C.
METODO C:
Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro.
Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
Capas.- 5
Golpes por Capa.- 56
Uso.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz
3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾
pulg (19,0 mm).
El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de diámetro no será usado con los
métodos A ó B.
Si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción extradimensionada
(fracción gruesa) y el material no será incluido en la prueba se deben hacer correcciones al
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Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo
usando el método de ensayo ASTM D-4718.
Este método de prueba generalmente producirá un Peso Unitario Seco Máximo bien
definido para suelos que no drenan libremente. Si el método es usado para suelos que
drenan libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser
menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 (Maximum Index
Density and Unit Weight of Soil Using a Vibratory Table).
Los valores de las unidades en pulgadas-libras son reconocidos como estándar. Los valores
dados en unidades del S.I. son proporcionados sólo como información.
En la profesión de Ingeniería es prácticacomún, usar indistintamente unidades que
representan Masa y Fuerza, a menos que se realicen cálculos dinámicos (F= m x a). Esto
implícitamente combina dos sistemas de diferentes Unidades, que son el Sistema Absoluto
y el Sistema Gravimétrico. Científicamente, no se desea combinar el uso de dos sistemas
diferentes en uno estándar. Este método de prueba se ha hecho usando unidades libra-
pulgada (Sistema Gravimétrico) donde la libra (lbf) representa a la Unidad de Fuerza. El uso
de libra-masa (lbm) es por conveniencia de unidades y no intentar establecer que su uso
es científicamente correcto. Las conversiones son dadas en el Sistema Internacional (SI) de
acuerdo al ensayo ASTM E-380 (“Practica para el uso de Unidades del Sistema
Internacional SI”). El uso de balanzas que registran libra-masa (lbm) ó registran la densidad
en lbm/pie3no se debe considerar como si no concordase con esta norma.
Esta norma no hace referencia a todos los riesgos relacionadas con este uso, si los hubiera.
Es responsabilidad del usuario establecer la seguridad apropiada y prácticas o pruebas
confiables y así determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su uso.
APARATOS:
Ensamblaje del Molde. os moldes deben de ser cilíndricoshechos de
materiales rígidos y con capacidad siguiente: Molde de 4 pulgadas.-Un
molde que tenga en promedio 4,000 ± 0,016 pulg (101,6 ± 0,4 mm) de
diámetro interior, una altura de 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5 mm)
y un volumen de 0,0333 ± 0,0005 pie3(944 ± 14 cm3) Molde de 6
pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 6,000 ± 0,026 pulg
(152,4 ± 0,7 mm) de diámetro interior, una altura de: 4,584 ± 0,018
pulg (116,4 ± 0,5mm) y un volumen de 0,075 ± 0,0009 pie3(2 124 ± 25
cm3).
Pisón ó Martillo.- Un pisón operado manualmente: Pisón Manual.- El
pisón deberá estar equipado con una guía que tenga suficiente
espacio libre para que la caída del pisón y la cabeza no sea
restringida. La guía deberá tener al menos 4 orificios de ventilación
en cada extremo (8 orificios en total) localizados con centros de ¾ ±
1/16 pulg (19,0 ± 1,6 mm) y espaciados a 90º. Los diámetros mínimo
de cada orificio de ventilación deben ser 3/8 pulg (9,5 mm). Orificios
adicionales ó ranuras pueden ser incorporados en el tubo guía. Pisón
Mecánico Circular.- El pisón puede ser operado mecánicamente de tal
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manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la
superficie del espécimen. Debe haber 0,10 ± 0,03 pulg (2,5 ± 0,8 mm)
de espacio libre entre el pisón y lasuperficie interna del molde en su
diámetro más pequeño. El pisón mecánico debe cumplir los requisitos
de calibración requeridos por el Método de Ensayo ASTM D-2168. El
pisón mecánico debe estar equipado con medios mecánicos capaz de
soportar el pisón cuando no está en operación.
Extractor de Muestras (opcional).- Puede ser una gata, estructura ú
otro mecanismo adaptado con el propósito de extraer los especímenes
compactados del molde.
Balanza.- Una balanza de tipo GP5 que reúna los requisitos de la
Especificación ASTM D – 4753 8”Especificación, Evaluación, Selección
y Elección de Balanzas y Escalas para uso en muestras de suelos y
rocas”), para una aproximación de 1 gramo.
Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo
de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme
de 230 ± 9 ºF (110± 5 ºC) a través de la cámara de secado.
Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero
no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla
recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg
(±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso
que 1/8 pulg (3 mm).
Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5mm) y Nº 4
(4,75mm), conforme a los requisitos de la especificaciones ASTM E11
(“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”).
Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas,
mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato
mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con
incrementos de agua.
MUESTRAS DE ENSAYO:
La muestra requerida para el Método A y B esaproximadamente 35 lbm (16
kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco.
Debido a esto, la muestra de campo debe tener una peso húmedo de al
menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente.
Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº4 (4,75mm),
3/8pulg (9,5mm) ó 3/4pulg (19.0mm) para escoger el Método A, B ó C.
Realizar esta determinación separando una porción representativa de la
muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés
mediante el Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino
(MTC E – 204). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz
ó tamices de las cuales la información es deseada.
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PREPARACION DE APARATOS:
Seleccionar el molde de compactación apropiado de acuerdo con el Método
(A, B ó C) a ser usado. Determinar y anotar su masa con aproximación al
gramo. Ensamblar el molde, base y collar de extensión. Chequear el
alineamiento de la pared interior del molde y collar de extensión del
molde. Ajustar si es necesario.
Chequear que el ensamblado del pisón este en buenas condiciones de
trabajo y que sus partes no estén flojas ó gastado. Realizar cualquier ajuste
ó reparación necesario. Si los ajustes ó reparaciones son hechos, el martillo
deberá volver a ser calibrado.
CALIBRACION:
Las calibraciones se harán antes de iniciar el ensayo, después de
reparaciones ú otros casos que puedan afectar los resultados del ensayo,
en intervalos no mayores que 1000 muestras ensayadas o anualmente,
cualquiera que ocurra primero; para los siguientes aparatos:
o Balanza.- Evaluar de acuerdo con especificaciones ASTM D4753.
o Moldes.-
o Pisón Manual
o Pisón Mecánico
PROCEDIMIENTO:
No vuelva a usar el suelo que ha sido compactado previamente en
Laboratorio.
Utilice el método de preparación húmedo y cuando se ensaye con suelos
que contienen hallo sita hidratada o donde la experiencia con determinados
suelos indica que los resultados pueden ser alterados por el secado al aire
Preparar los especimenes del suelo para el ensayo.
Método de Preparación Húmeda (Preferido).- Sin secado previo de la
muestra, pásela a través del tamiz Nº 4 (4,75 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) ó ¾
pulg (19,0 mm), dependiendo del Método a ser usado (A, B ó C). Determine
el contenido de agua del suelo procesado.
Prepare mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especimenes con
contenidos de agua de modo que éstos tengan un contenido de agua lo más
cercano al óptimo estimado. Un espécimen que tiene un contenido de
humedad cercano al óptimo deberá ser preparado primero, por adiciones de
agua y mezcla (ver Nota 6). Seleccionar los contenidos de agua para el resto
de los especimenes de tal forma que resulten por lo menos dos especimenes
húmedos y dos secos de acuerdo al contenido óptimo de agua, que varíen
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52
alrededor del 2%. Como mínimo es necesario dos contenidos de agua en el
lado seco y húmedo del óptimo para definir exactamente la curva de
compactación . Algunos suelos con muy alto óptimo contenido de agua ó
una curva de compactación relativamente plana requieren grandes
incrementos de contenido de agua paraobtener un Peso Unitario Seco
Máximo bien definido. Los incrementosde contenido de agua no deberán
excederán de 4%.
Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado en cada
espécimen que se compacta empleando el Métodos A ó B; ó 13 lbm (5,9 kg)
cuando se emplee el Método C. Para obtener los contenidos de agua del
espécimen que se indica en 9.2.1, añada o remueva las cantidades
requeridas de agua de la siguiente manera: Añada poco a poco el agua al
suelo durante la mezcla; para sacar el agua, deje que el suelo se seque en
el aire a una temperatura de ambiente o en un aparato de secado de modo
que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Mezclar el
suelo continuamente durante el proceso de secado para mantener la
distribución del agua en todas partes y luego colóquelo aparte en un
contenedor con tapa y ubíquelo de acuerdo con la Tabla Nº1 antes de la
compactación. Para seleccionar un tiempo de espera, el suelo debe ser
clasificado ò seleccionado mediante el método de ensayo ASTM D-2488
(“Método de ensayo para la descripción o identificación de suelos”) o
mediante datos de otras muestras del mismo material de origen. Para
ensayos de determinación, la clasificación deberá ser por Método ASTM D-
2487 (“Método de ensayo para clasificación de Suelos”).
Método de Preparación Seca.- Si la muestra está demasiado húmeda,
reducir el contenido de agua por secado al aire hasta que el material sea
friable. El secado puede ser al aire o por el uso de un aparato de secado tal
que la temperatura de la muestra no exceda de 140 ºF (60 ºC). Disgregar
por completo los grumos de tal forma de evitar moler las partículas
individuales. Pasar el material por el tamiz apropiado: Nº4 (4,75 mm), 3/8
pulg (9,5 mm) ó ¾ pulg (19,0 mm). Durante la preparación del material
granular que pasa la malla ¾ pulg para la compactación en el molde de 6
pulgadas, disgregar o separar los agregados lo suficientemente para que
pasen el tamiz 3/8 pulg de manera de facilitar la distribución de agua a
través del suelo en el mezclado posterior.
Preparar mínimo cuatro (preferiblemente cinco) especímenes
Usar aproximadamente 5 lbm (2,3 kg) del suelo tamizado para cada
espécimen a ser compactado cuando se emplee el Método A, B ó 13 libras
(5,9 kg) cuando se emplee el Método C.
Compactación.-Después del curado si se requiere, cada espécimen se
compactará dela siguiente manera:
o Determinar y anotar la masa del molde ó molde y el plato de base.
o Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El molde se
apoyará sobre un cimiento uniforme y rígido, como la proporcionada
por un cilindro o cubo de concreto con una masa no menor de 200
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lbm (91kg). Asegurar el plato base a un cimiento rígido. El método
de enlace ó unión al cimiento rígido debe permitir un desmolde fácil
del molde ensamblado, el collar y el plato base después que se
concluya la compactación.
o Compactar el espécimen en cinco capas. Después de la
compactación, cada capa deberá tener aproximadamente el mismo
espesor. Antes de la compactación, colocar el suelo suelto dentro
del molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme.
Suavemente apisonar el suelo antes de la compactación hasta que
este no esté en estado suelto o esponjoso, usando el pisón manual
de compactación o un cilindro de 2 pulg (5 mm) de diámetro.
Posteriormente a la compactación de cada uno de las cuatro
primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredes del molde
que no han sido compactado o extendido cerca de la superficie
compactada será recortada. El suelo recortado puede ser incluido
con el suelo adicional para la próxima capa. Un cuchillo ú otro
aparato disponible puede ser usado. La cantidad total de suelo
usado será tal que la quinta capa compactada se extenderá
ligeramente dentro del collar, pero no excederá 1/4pulg (6mm) de
la parte superior del molde. Si la quinta capa se extiende en más de
1/4pulg (6 mm) de la parte superior del molde, el espécimen será
descartado. El espécimen será descartado cuando el último golpe
del pisón para la quinta capa resulta por debajo de la parte superior
del molde de compactación.
o Compactar cada capa con 25 golpes para el molde de 4 pulgadas
(101,6 mm) ó 56 golpes para el molde de 6 pulgadas (152,4 mm).Al
operar el pisón manual del pisón, se debe tener cuidado de evitar la
elevación de la guía mientras el pisón sube. Mantener la guía
firmemente y dentro de 5º de la vertical. Aplicar los golpes en una
relación uniforme de aproximadamente 25 golpes/minuto y de tal
manera que proporcione una cobertura completa y uniforme de la
superficie del espécimen.
o Después de la compactación de la última capa, remover el collar y
plato base del molde.
o Cuidadosamente enrasar el espécimen compactado,por medio de
una regla recta a través de la parte superior e inferior del molde
para formar una superficie plana en la parte superior e inferior
o del molde. Un corte inicial en el espécimen en la parte superior del
molde con un cuchillo puede prevenir la caída del suelo por debajo
de la parte superior del molde. Rellenar cualquier hoyo de la
superficie, con suelo no usado o despejado del espécimen,presionar
con los dedos y vuelva a raspar con la regla recta a través de la
parte superior e inferior del molde. Repetir las operaciones
mencionadas en la parte inferior del espécimen cuando se halla
determinado el volumen del molde sin el plato base. Para suelos
muy húmedos o muy secos, se perderá suelo o agua si el plato se
remueve. Para estas situaciones, dejar el plato base fijo al molde.
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54
o Determine y registre la masa del espécimen y molde con
aproximación al gramo. Cuando se deja unido el plato base al
molde, determine y anote la masa del espécimen, molde y plato de
base con aproximación al gramo.
o Remueva el material del molde. Obtenerun espécimen para
determinar el contenido de agua utilizando todo el espécimen (se
refiere este método) o una porción representativa. Cuando se utiliza
todo el espécimen, quiébrelo para facilitar el secado. De otra
manera se puede obtener una porción cortando axialmente por el
centro del espécimen compactado y removiendo 500 gr del material
de los lados cortados. Obtener el contenido de humedad de acuerdo
al Método MTC E 108.
o Después de la compactación del último espécimen, comparar los
Pesos Unitarios Húmedos para asegurar que el patrón deseado de
obtención de datos en cada lado del óptimo contenido de humedad
sea alcanzado en la curva de compactación para cada Peso Unitario
Seco y Plotear el Peso Unitario Húmedo y Contenido de Agua de
cada espécimen compactado puede ser una ayuda para realizar esta
evaluación. Si el patrón deseado no es obtenido, serán necesarios
compactar especimenes adicionales. Generalmente, un valor de
contenido de agua mayor que el contenido de agua definido por el
máximo Peso Unitario Húmedo es suficiente para asegurar los datos
del lado más húmedo que el óptimo contenido de agua para el
máximo Peso Unitario seco.
CALCULOS:
Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen
compactado como se explica en 10.3 y 10.4 Plotee los valores y dibuje la
curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (ver
ejemplo, Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,1 lbf
/pie3(0,2 kN/m3) y contenido de agua aproximado a 0,1%. Enbase a la
curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso
Unitario SecoMáximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado
(tamaño mayor) fue removido de la muestra,calcular el máximo Peso
Especifico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total
usando la Norma ASTM D4718 (“Método de ensayo para la corrección del
PesoUnitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas
sobredimensionadas”). Esta corrección debe realizarse en el espécimen de
ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de
laboratorio.
Plotear la curva de saturación al 100%.
Contenido de Agua, w.- Calcular de acuerdo con Método de Ensayo MTC E
108.
Peso Unitario Seco.- Calcular la densidad húmeda (Ec 1), la densidad seca
(Ec 2) y luego el Peso Unitario Seco (Ec 3) como sigue:
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(1)
donde:
pm = Densidad Húmeda del espécimen compactado (Mg/m3)
Mt = Masa del espécimen húmedo y molde (kg)
Mmd = Masa del molde de compactación (kg)
V = Volumen del molde de compactación (m3)
(2)
donde:
pd = Densidad seca del espécimen compactado (Mg/m3)
w = contenido de agua (%)
(3)
donde:
γd = peso unitario seco del espécimen compactado.
En el calculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de saturación
o curva de relación de vacíos cero del peso unitario seco, seleccione los
valores correspondientes de contenido de agua a la condición de 100% de
saturación como sigue:
(4)
donde:
Wsat = Contenido de agua para una saturación completa (%).
γw = Peso unitario del agua 62,43 lbf/ pie3ó (9,807kN/m3).
γd = Peso unitario seco del suelo.
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56
Gs = Gravedad específica del suelo.
INFORME:
Reportar la siguiente información:
o Procedimiento usado (A, B o C).
o Método usado para la preparación (húmedo ó seco).
o El contenido de agua recibida, si se determinó.
o El óptimo Contenido de Agua Modificado, con aproximación al 0,5.%.
o El Peso Unitario Seco Máximo, con aproximación a 0,5 lbf/pie3
o Descripción del Pisón (Manual ó Mecánico).
o Datos del tamizado del suelo para la determinación del procedimiento (A, B
ó C) empleado.
o Descripción o Clasificación del material usado en la prueba.
o Gravedad Específica y Método de Determinación.
o Origen del material usado en el ensayo, por ejemplo, proyecto, localización,
profundidad y similares..
o La Curva de Compactación mostrando los puntos de compactación
utilizados para establecerla y la curva de 100% saturación, el punto de Peso
Unitario Seco Máximo y Optimo Contenido de Agua.
o El dato de Corrección por Fracción Sobredimensionada si es usado,
incluyendo la fracción sobredimensionada (Fracción Gruesa), Pc en %.
9. CBR
El Manual de Ensayos especifica los siguientes ensayos para CBR:
• MTC E-132-2000 “CBR De Suelos (Laboratorio)”
• MTC E-133-2000 “CBR En El Terreno (Cbr In Situ)”
MTC E-132-2000 “CBR DE SUELOS (LABORATORIO)
Describe el procedimiento de ensayo para la determinación de un índice de resistencia de
los suelos denominado valor de la relación de soporte, que es muy conocido, como CBR
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57
(California Bearing Ratio). El ensayo se realiza normalmente sobre suelo preparado en el
laboratorio en condiciones determinadas de humedad y densidad; pero también puede
operarse en forma análoga sobre muestras inalteradas tomadas del terreno.
Este índice se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrasante y de
las capas de base, subbase y de afirmado.
Este modo operativo hace referencia a los ensayos para determinación de las relaciones de
Peso Unitario - Humedad, usando un equipo modificado.
APARATOS Y MATERIALES:
o Prensa similar a las usadas en ensayos de compresión, utilizada
para forzar la penetración de un pistón en el espécimen. El
desplazamiento entre la base y el cabezal se debe poder regular a
una velocidad uniforme de 1,27 mm (0.05") por minuto. La
capacidad de la prensa y su sistema para la medida de carga debe
ser de 44.5 kN (10000 Ibf) o más y la precisión mínimaen la medida
debe ser de 44 N (10 lbf) o menos.
o Molde, de metal, cilíndrico, de 152,4mm ± 0.66 mm (6 ± 0.026") de
diámetro interior y de 177,8 ± 0.46 mm (7 ± 0.018") de altura,
provistode un collar de metal suplementario de 50.8 mm (2.0") de
altura y una placa de base perforada de 9.53 mm (3/8") de
espesor. Las perforaciones de la base no excederán de 1,6 mm (28
1/16”) las mismas que deberán estar uniformemente espaciadas en
la circunferencia interior del molde de diámetro
o Disco espaciador, de metal, de forma circular, de 150.8 mm (5
15/16”) de diámetro exterior y de 61,37 ± 0,127 mm (2,416 ±
0,005”) de espesor , para insertarlo como falso fondo en el molde
cilíndrico durante la compactación.
o Pisón de compactación como el descrito en elmodo operativo de
ensayo Proctor Modificado
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58
o Aparato medidor de expansión compuesto por: Una placa de metal
perforada, por cada molde, de 149.2 mm (5 7/8") de diámetro,
cuyas perforaciones no excedan de 1,6 mm (1/16") de diámetro.
Un trípode cuyas patas puedan apoyarse en el borde del molde,que
lleve montado y bien sujeto en el centro un dial (deformímetro),
cuyo vástago coincida con el de la placa, de forma que permita
controlar la posición de éste y medir la expansión, con
aproximación de 0.025 mm (0.001")
o Pesas. Uno o dos pesas anulares de metal que tengan una masa
total de 4,54 ± 0,02kg y pesas ranuradas de metal cada una con
masas de 2,27 ± 0,02 kg. Las pesas anular y ranurada deberán
tener 5 7/8” a 5 15/16” (149,23 mm a 150,81 mm) en diámetro;
además de tener la pesa, anular un agujero central de 2 1/8”
aproximado (53,98 mm) de diámetro.
o Pistón de penetración, metálico de sección transversal circular, de
49.63 ± 0,13 mm (1,954 ± 0,005”) de diámetro, área de 19.35
cm2(3 pulg2) y con longitud necesaria para realizar el ensayo de
penetración con las sobrecargas precisas de acuerdo con el
numeral 3.4, pero nunca menor de 101.6 mm (4").
o Dos diales con recorrido mínimo de 25 mm (1")y divisiones lecturas
en 0.025 mm (0.001"), uno de ellos provisto de una pieza que
permita su acoplamiento en la prensa para medir la penetración
del pistón en la muestra.
o Tanque, con capacidad suficiente para la inmersión de los moldes
en agua.
o Estufa, termostáticamente controlada, capas de mantener una
temperatura de 110 ± 5 ºC (230 ± 9 ºF).
o Balanzas, una de 20 kg de capacidad y otra de 1000 g con
sensibilidades de 1 g y 0. 1 g, respectivamente.
o Tamices, de 4.76 mm (No. 4), 19.05 mm(3/4") y 50,80 mm (2").
PROCEDIMIENTO:
El procedimiento es tal que los valores de la relación de soporte se obtienen
a partir de especimenes de ensayo que posean el mismo peso unitario y
contenido de agua que se espera encontrar en el terreno. En general, la
condición de humedad crítica (más desfavorable) se tiene cuando el
material está saturado. Por esta razón, el método original del Cuerpo de
Ingenieros de E.U.A. contempla el ensayo de los especimenes después de
estar sumergidos en agua por un período de cuatro (4) días confinados en el
molde con una sobrecarga igual al peso del pavimento que actuará sobre el
material.
Preparación de la Muestra.- Se procede como seindica en las normas
mencionadas (Relaciones de peso unitario-humedad en los suelos, con
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59
equipo estándar o modificado). Cuando más del 75 % en peso de la muestra
pase por el tamiz de 19.1 mm (3/4"), se utiliza para el ensayo el material
que pasa por dicho tamiz. Cuando la fracción de la muestra retenida en el
tamiz de 19.1 mm (3/4") sea superior a un 25% en peso, se separa el
materialretenido en dicho tamiz y se sustituye por una proporción igual de
material comprendido entre los tamices de 19.1 mm (3/4") y de 4.75 mm
(No. 4), obtenida tamizando otra porción de la muestra.
De la muestra así preparada se toma la cantidad necesaria para el ensayo
de apisonado, más unos 5 kg por cada molde CBR.
Se determina la humedad óptima y la densidad máxima por medio del
ensayo de compactación elegido. Se compacta un número suficiente de
especimenes con variación en su contenido de agua, con el fin de
establecer definitivamente la humedad óptima y el peso unitario máximo.
Dichos especimenes se preparan con diferentes energías de compactación.
Normalmente, se usan la energía del Proctor Estándar, la del Proctor
Modificado y una Energía Inferior al Proctor Estándar. De esta forma, se
puede estudiar la variación de la relación de soporte con estos dos factores
que son los que la afectan principalmente. Los resultados se grafican en un
diagrama de contenido de agua contra peso unitario.
Se determina la humedad natural del suelo mediante secado en estufa,
según la norma MTC E 108.
Conocida la humedad natural del suelo, se le añade la cantidad de agua que
le falte para alcanzar la humedad fijada para el ensayo, generalmente la
óptima determinada según el ensayo de compactación elegido y se mezcla
íntimamente con la muestra.
Elaboración de especimenes. Se pesa el molde con su base, se coloca el
collar y el disco espaciador y, sobre éste, un disco de papel de filtro grueso
del mismo diámetro.
Una vez preparado el molde, se compacta el espécimen en su interior,
aplicando un sistema dinámico de compactación (ensayos mencionados,
ídem Proctor Estándar o Modificado), pero utilizando en cada molde la
proporción de agua y la energía (número de capas y de golpes en cada
capa) necesarias para que el suelo quede con la humedad y densidad
deseadas.
Si el espécimen se va a sumergir, se toma una porción de material, entre
100 y 500g (según sea fino o tenga grava) antes de la compactación y otra
al final, se mezclan y se determina la humedad del Suelo de acuerdo con la
Norma MTC E 108. Si la muestra no va a ser sumergida, la porción de
material para determinar la humedad se toma del centro de la probeta
resultante de compactar el suelo en el molde, después del ensayo de
penetración. Para ello el espécimen se saca del molde y se rompe por la
mitad.
Terminada la compactación, se quita el collar y se enrasa el espécimen por
medio de un enrasador o cuchillo de hoja resistente y bien recta.
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60
Inmersión. Se coloca sobre la superficie de la muestra invertida la placa
perforada con vástago, y, sobre ésta, los anillos necesarios para completar
una sobrecarga tal, que produzca una presión equivalente a la originada por
todas las capas de materiales que hayan de ir encima del suelo que se
ensaya, la aproximación quedará dentro de los 2,27 kg (5,5 lb)
correspondientes a una pesa. En ningún caso, la sobrecarga total será
menor de 4,54 kg (10 lb)
Se toma la primera lectura para medir el hinchamiento colocando el trípode
de medida con sus patas sobre los bordes del molde, haciendo coincidir el
vástago del dial con el de la placa perforada. Se anota su lectura, el día y la
hora.A continuación, se sumerge el molde en el tanque con la sobrecarga
colocada dejando libre acceso al agua por la parte inferior y superior de la
muestra. Se mantiene la probeta en estas condiciones durante 96 horas
(4días) "con el nivel de agua aproximadamente constante. Es admisible
también un período de inmersión más corto si se trata de suelos granulares
que se saturen de agua rápidamente y si los ensayos muestran que esto no
afecta los resultados
Al final del período de inmersión, se vuelve a leer el deformímetro para
medir el hinchamiento. Si es posible, se deja el trípode en su posición, sin
moverlo durante todo el período de inmersión; no obstante, si fuera
preciso, después de la primera lectura puede retirarse, marcando la
posición de las patas en el borde del molde para poderla repetir en lecturas
sucesivas. La expansión se calcula como un porcentaje de la altura del
espécimen.
Después del periodo de inmersión se saca el molde del tanque y se vierte el
agua retenida en la parte superior del mismo, sosteniendo firmemente la
placa y sobrecarga en su posición. Se deja escurrir el molde durante 15
minutos en su posición normal y a continuación se retira la sobrecarga y la
placa perforada. Inmediatamente se pesa y se procede al ensayo de
penetración.
Penetración. Se aplica una sobrecarga que sea suficiente, para producir
una intensidad de carga igual al peso del pavimento (con ± 2.27 kg de
aproximación) pero no menor de 4.54 kg (10 lb).
Para evitar el empuje hacia arriba del suelo dentro del agujero de las pesas
de sobrecarga, es conveniente asentar el pistón luego de poner la primera
sobrecarga sobre la muestra, Llévese el conjunto a la prensa y colóquese en
el orificiocentral de la sobrecarga anular, el pistón de penetración y añade
el resto de la sobrecarga si hubo inmersión,hasta completar la que se utilizó
en ella. Se monta el dial medidor de manera que sepueda medir la
penetración del pistón y se aplica una carga de 50N (5 kg) para que el
pistón asiente. Seguidamente se sitúan en cero las agujas de los diales
medidores, el del anillo dinamométrico, u otro dispositivo para medir la
carga, y el de control de la penetración
Se aplica la carga sobre el pistón de penetración mediante el gato o
mecanismo correspondiente de la prensa, con una velocidad de penetración
uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto. Las prensas manuales no
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preparadas para trabajar a esta velocidad de forma automática se
controlarán mediante el deformímetro de penetración y un cronómetro.
Seanotan las lecturas de la carga para las siguientes penetraciones:
CALCULOS:
Humedad de compactación. El tanto por ciento de agua que hay que añadir
al suelo con su humedad natural para que alcance la humedad prefijada, se
calcula como sigue:
donde:
H = Humedad prefijada
h = Humedad natural
Densidad o peso unitario. La densidad se calcula a partir del peso del suelo antes de
sumergirlo y de su humedad, de la misma forma que en los métodos de ensayo
citados. Proctor normal o modificado, para obtener la densidad máxima y la
humedad óptima.
Agua absorbida. El cálculo para el agua absorbida puede efectuarse de dos maneras.
Una, a partir de los datos de las humedades antes de la inmersión y después de ésta;
la diferencia entre ambas se toma normalmente como tanto por ciento de agua
absorbida. Otra, utilizando la humedad de la muestra total contenida en elmolde. Se
calcula a partir del peso seco de la muestra (calculado) y el peso húmedo antes y
después de la inmersión.
Presión de penetración. Se calcula la presión aplicada por el penetrómetro y se
dibuja la curva para obtener las presiones reales de penetración a partir de los datos
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62
de prueba; el punto cero de la curva se ajusta para corregir las irregularidadesde la
superficie, que afectan la forma inicial de la curva
Expansión. La expansión se calcula por la diferencia entre las lecturas del
deformímetro antes y después de la inmersión, numeral 3.2. Este valor se refiere en
tanto por ciento con respecto a la altura de la muestra en el molde, que es de 127
mm (5").
Valor de la relación de soporte (índice resistente CBR). Se llama valor de la relación
de soporte (índice CBR), al tanto por ciento de la presión ejercida por el pistón sobre
el suelo, para una penetración determinada, en relación con la presión
correspondiente a la misma penetración en una muestra patrón. Las características
de la muestra patrón son las siguientes:
Para calcular el índice CBR se procede como sigue:
o Se dibuja una curva que relacione las presiones (ordenadas) y las
penetraciones (abscisas), y se observa si esta curva presenta un
punto de inflexión. Si no presenta punto de inflexión se toman los
valores correspondientes a 2,54 y 5,08 mm (0,1" y 0,2") de
penetración. Si la curva presenta un punto de inflexión, la tangente
en ese punto cortará el eje de abscisas en otro punto (o corregido),
que se toma como nuevo origen para la determinación de las
presiones correspondientes a 2,54 y 5,08 mm.
o De la curva corregida tómense los valores de esfuerzo-penetración
paralos valores de 2,54 mm y 5,08 mm y calcúlense los valores de
relación de soporte correspondientes, dividiendo los esfuerzos
corregidos por los esfuerzos de referencia 6,9 MPa (10001b/plg2) y
10,3 MPa (1500 lb/plg 2) respectivamente, y multiplíquese por 100.
La relación de soporte reportada para el suelo es normalmente la de
2,54 mm (0,1") de penetración. Cuando la relación a 5,08 mm (0,2")
de penetración resulta ser mayor, se repite el ensayo. Si el ensayo
de comprobación da un resultado similar, úsese la relación de
soporte para 5,08 mm (0,2") de penetración.
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63
INFORME:
Los datos y resultados de la prueba que deberán suministrarse son los
siguientes:
o Método usado para la preparación y compactación de los
especimenes.
o Descripción e identificación de la muestra ensayada.
o Humedad al fabricar el espécimen.
o Peso unitario.
o Sobrecarga de saturación y penetración.
o Expansión del espécimen.
o Humedad después de la saturación.
o Humedad óptima y densidad máxima determinados mediante la
norma MTC E 115.
o Curva presión-penetración.
o Valor de relación de soporte (C.B.R.).
MTC E-133-2000 “CBR EN EL TERRENO (CBR IN SITU) ”
Establece el procedimiento que se debe seguir 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 cubre la evaluación de la calidad de la subrasante, pero también es
aplicable a materiales de subbase y base.
Este método de ensayo esta diseñado para probar materiales in situ y corresponden al
método de ensayo ASTM D-1883.
Para hallar la relación de soporte sobre especimenes de laboratorio, refiérase a la Norma
ASTM A - 1883.
APARATOS:
Gato mecánico de tornillo, manualmente operado, equipado con un
dispositivo giratorio especial de manivela para aplicar la carga al pistón de
penetración y diseñado con las siguientes especificaciones:
o Capacidad mínima de 2700 kg (5950 lb).
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64
o Elevación mínima: 50 mm (2").
o Manubrio desmontable 150 mm (6") de radio.
o Relación de velocidad alta, aproximadamente 2,4 revoluciones para
1 mm (0,04") de penetración.
o Relación de velocidad media, aproximadamente 5 revoluciones para
1 mm (0,04") de penetración.
o Relación de velocidad baja, aproximadamente 14 revoluciones para
1 mm (0,04") de penetración.
o Pueden usarse otras relaciones de velocidad, cuando esto sea más
conveniente.
o También se pueden usar otros gatos mecánicos, con la misma carga
mínima y altura de elevación, siempre y cuando se obtenga con
ellos una relación uniforme de penetración carga de 1,3 mm (0,05")
por minuto.
Anillos de carga, dos en total, debidamente calibrados, uno de ellos con
amplitud de carga de 0 a 8,8 kN (0 - 1984 Ibf) y el otro de 0 a 22,6 kN (0 -
5070 Ibf) aproximadamente.
Pistón de penetración, de 50,8 ± 0,1 mm (2 ± 0,004") de diámetro (3 pulg2=
19,35cm3de área) y aproximadamente 102 mm (4") de longitud. Debe
constar además, de un adaptador de pistón y de extensiones de tubo de
rosca interna con conectores.
Diales. Deben existir dos diales: uno para medir deformaciones del anillo de
carga con lecturas de 0,0025 mm (0,000 1") y recorrido de
aproximadamente 6,4 mm (0,25") y otro para medir penetraciones del
pistón con lecturas de 0,025 mm (0,001") y recorrido de aproximadamente
25 mm (1"), equipado con un soporte o abrazadera de extensión para
ajustar la posición del dial.
Soporte para el dial de penetración, o puente de aluminio, hierro o madera
de 76 mm (3") de altura y longitud aproximada de 1,5 m (5 pies).
Platina de sobrecarga, circular, de acero, de 254 + 0.5 mm (10 ± 0,02") de
diámetro, con un agujero central circular de 51 ± 0.5 mm (2 ± 0,02"). La
platina debe pesar 4,54 ± 0,01 kg (10 ± 0,02 lb).
Pesas de sobrecarga. Dos pesas anulares de sobrecarga de 4.54 ± 0,01 kg (10
± 0,02 lb), de 216 ± 1 mm (8,5 ± 0,04") de diámetro total, y dos pesas
similares de las mismas dimensiones, pero de 9,08 ± 0,01 kg (20 ± 0,02 lb)
cada una.
Vehículo de carga (reacción). Un vehículo (opieza de equipo pesado) de
carga suficiente para proveer una reacción de aproximadamente 31 kN
(6970 lb). El vehículo debe estar equipado con una viga metálica
debidamente acondicionada en la parte posterior del chasis que ofrezca una
reacción adecuada para forzar la penetración del pistón en el suelo. El
vehículo se debe suspender suficientemente para eliminar la influencia de
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65
los resortes traseros y permitir que el ensayo de penetración se efectúe sin
movimiento ascendente del chasis del vehículo. Para efectuar el ensayo se
requiere disponer de un espacio vertical libre de aproximadamente 0,6 m (2
pies).
Gatos. Dos gatos tipo camión, de 14 Mg (15 toneladas) de capacidad, de
doble acción combinada y descenso automático.
Equipo misceláneo. Envases de muestras para determinación de humedad y
peso unitario, espátula, regla de enrase, cucharones para excavar, etc.
PROCEDIMIENTO:
Prepárese el área de la superficie que va a ser ensayada, retirando el
material suelto y superficial que no sea representativo del suelo que se va a
ensayar. Asimismo un área de ensayo tan uniforme y horizontal como sea
posible. Cuando se trate de materiales de base no plásticos, se debe tener
especial cuidado para no alterar la superficie de ensayo. El espaciamiento
de los ensayos de penetración debe ser tal, que la operación en un punto no
altere el suelo del siguiente punto que va a ser penetrado. Esta separación
debe ser como mínimo de 175 mm (7") en suelos plásticos y de 380 mm (15")
en suelos granulares gruesos.
Localícese el vehículo en tal forma que el dispositivo de reacción quede
directamente sobre la superficie por ensayar. Instálese el gato mecánico
debajo de la viga o dispositivo de reacción, con la manivela hacia afuera.
Colóquense los gatos de camión a cada lado del vehículo y levántese para
que no exista peso alguno sobre los resortes posteriores; cerciórese de que
el vehículo está nivelado en la parte trasera.
Ubíquese el gato mecánico en la posición correcta y conéctese el anillo de
carga al extremo del gato. Conéctese el adaptador del pistón al extremo
inferior del anillo, adiciónese el número necesario de extensiones hasta
alcanzar una altura menor de 125 mm (4,9") sobre la superficie de ensayo y
conéctese el pistón de penetración. Sujétese el gato en su sitio.
Compruébese el nivel del montaje del gato para asegurarse su verticalidad
y háganse los ajustes que sean necesarios.
Colóquese la platina de sobrecarga de 4,5 kg (10 lb) debajo del pistón de
penetración, de tal forma que cuando baje el pistón, éste pase a través del
agujero central.
Asiéntese el pistón bajo una carga inicial de aproximadamente 21 kPa (3
lb/puIg2). Para una rápida colocación, úsese la relación de alta velocidad
del gato. Para materiales de base con una superficie irregular, colóquese el
pistón sobre una delgadísima capa de polvo de trituración de piedra caliza
(tamices No. 20 - No. 40) o de yeso.
Si es necesario para lograr una superficie uniforme,levántese la platina de
carga mientras todavía está actuando la carga inicial sobre el pistón y
espolvoréese uniformemente arena fina, en un espesor de 3 a 6 mm (0,12 a
0,24"), sobre la superficie cubierta con la platina. Esto sirve para distribuir
uniformemente el peso de la sobrecarga.
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66
Adiciónense a la platina un número de pesos de sobrecarga tal, que
transmita una presión equivalente a la intensidad de carga, producida
porlas capas de pavimento, que se colocarán sobre la subrasante, la base o
ambos, excepto que la mínima pesa aplicada será la de 4,5 kg (10 lb) más
una pesa de sobrecarga de 9 kg (20 lb).
Fíjese el soporte del dial de penetración al pistón y sujétese el dial a dicho
soporte.
Colóquense en cero las lecturas de ambos diales.
Aplíquese la carga al pistón de penetración de tal manera que la velocidad
aproximada de penetración sea de 1,3 mm (0,05") por minuto. Utilizando la
relación de baja velocidad del gato durante el ensayo se puede mantener
una rata uniforme de penetración por parte del operador. Regístrense las
lecturas del anillo de carga para cada 0,64 mm (0,025") de incremento de
penetración hasta una profundidad final de 12,70 mm (0,500").En suelos
homogéneos las profundidades de penetración mayores de 7,62 mm (0,300")
frecuentemente se pueden omitir. Calcúlese la relación de soporte en
porcentaje (véase el numeral 6 para los cálculos).
Al finalizar el ensayo, obténgase una muestra en el punto de penetración y
determínese su humedad. También debe determinarse el peso unitario en
un sitio localizado de 100 a 150 mm (4" a 6") desde el punto de penetración.
El peso unitario debe determinarse de acuerdo con los métodos de ensayo
(método del cono de arena), o (métodosnucleares). La humedad debe
determinarse de acuerdo con los métodos de ensayo correspondientes o
nucleares.
CALCULOS:
Curva de esfuerzo-penetración. Calcúlese el esfuerzo de penetración para
cada incremento de penetración, dividiendo la fuerza aplicada entre el área
del pistón.
Relación de soporte. De la curva corregida tómense los valores de esfuerzo
para penetraciones de 2,54 mm (0,100") y 5,08 mm (0,200") y calcúlense las
relaciones de soporte para cada uno dividiendo los esfuerzos corregidos por
los esfuerzos de referencia de 6,9 MPa (1000 lb/puIg 2) y 10,3 MPa (1500
lb/pulg 2 ), respectivamente, y multiplíquese por 100. Calcúlense
adicionalmente las relaciones de soporte para el máximo esfuerzo si la
penetración es menor de 5,08 mm (0,200"), interpolando el esfuerzo de
referencia. La relación de soporte reportada para el suelo es normalmente
la de 2,54 mm (0,100") de penetración. Cuando la relación a 5,08 mm
(0,200") de penetración resulta ser mayor, repítase el ensayo. Si el ensayo
de comprobación da un resultado similar, úsese la relación de soporte para
5,08 mm (0,200") de penetración.
Si los valores de relación de soporte para penetraciones de 7,62, 10,16 y
12,7 mm (0,300", 0,400" y 0,500") son requeridos, los valores de esfuerzo
corregidos para estas penetraciones deben dividirse por los esfuerzos de
referencia para 13,1 , 15,9 y 17,9 MPa (1900, 2300 y 2600 lb/puIg 2),
respectivamente, y multiplicarse por 100.
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INFORME:
El informe debe incluir la siguiente información para cada ensayo:
o Localización del ensayo.
o Material.
o Profundidad del ensayo.
o Curva de esfuerzo - penetración.
o Relación de soporte corregida para 2,54 mm (0,1") de penetración.
o Relación de soporte corregida para 5,08 mm (0,2") de penetración.
o Humedad.
o Densidad.
10. PORCENTAJE DE CARAS FRACTURADAS
OBJETIVO
Describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso, del
material que presente una, dos o más caras fracturadas de las muestras de
agregados pétreos.
APARATOS
Balanza, de 5000 g de capacidad y aproximación de 1 g.
Tamices, de 37.5,25.0, 19.0, 12.5 y 9.5 mm (1 1/2”, 1", 3/4" y 1/2" y 3
/8”).
Cuarteador, para la obtención de muestras representativas.
Espátula, para separar los agregados.
MUESTRA
La muestra para ensayo deberá ser representativa y se obtendrá mediante
un cuidadoso cuarteo del total de la muestra recibida. Hágase el análisis
granulométrico de la muestra cuarteada.
Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre los
tamaños 3 7.5 mm y 9.5 mm (1 1/2" y 3 /8"). Descártese el resto.
El peso total de la muestra dependerá del tamaño del agregado así:
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PROCEDIMIENTO
Extiéndase la muestra en un área grande, para inspeccionar cada partícula.
Si es necesario lávese el agregado sucio. Esto facilitará la inspección y
detección de las partículas fracturadas.
Prepare tres recipientes: sepárense con una espátula, las partículas
redondeadas y las que tengan una, o más de dos caras fracturadas. Si una
partícula de agregado redondeada presenta una fractura muy pequeña, no
se clasificará como "partícula fracturada". Una partícula se considerará
como fracturada cuando un 25% o más del área de la superficie aparece
fracturada. Las fracturas deben ser únicamente las recientes, aquellas que
no han sido producidas por la naturaleza, sino por procedimientos
mecánicos.
Pésense los dos recipientes con las partículas fracturadas y anótese este
valor. Tenga en cuenta la suma del peso de los dos recipientes, cuando
determine las partículas con una sola cara fracturada.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Para llevar a cabo los cálculos, sígase el formato que se muestra en la
Figura 1. El procedimiento de cálculo es como se describe en los numerales
siguientes.
Anótese en la columna A el peso exacto de las porciones de la muestra
tomadas para el ensayo, comprendidas entre los tamaños especificados, y
teniendo en cuenta el numeral 3.3.
En la columna B anótese el peso del material con una cara fracturada para
cada tamaño.
La columna C representa el porcentaje de material con una cara fracturada
para cada tamaño:
C = (B/A) x 100.
Regístrese en la columna D los valores correspondientes del análisis
granulométrico de la muestra original (numeral 3.1).
Después de calcular la columna E = C x D y sumar los valores de cada
Columna, el porcentaje de caras fracturadas se calcula así, expresándolo
con aproximación del 1%:
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Repítase el cálculo para los materiales con dos caras fracturadas.
11. PORCENTAJE DE PARTÍCULAS CHATAS Y ALARGADAS
OBJETIVO
Esta norma describe el procedimiento que debe seguirse para la
determinación de los índices de aplanamiento y de alargamiento, de los
agregados que se van a emplear en la construcción de carreteras.
De acuerdo con este método, se define como índice de aplanamiento de
una fracción de agregado, el porcentaje en peso de las partículas que la
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70
forman cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión
media de la fracción.
Se define como índice de alargamiento de uria fracción de agregado, el
porcentaje en peso de las partículas que la forman cuya dimensión máxima
(longitud) es superior a 9/5 de la dimensión media de la fracción.
Este método no es aplicable a las fracciones del agregado con tamaño
inferior a 6.3 mm (1/4").
APARATOS
Calibradores metálicos, uno de ranuras (calibrador de espesores) y otro de
barras (calibrador de longitudes), cuyas dimensiones estarán de acuerdo
con lo especificado en las figuras 1 y 2.
Tamices, indicados en la Tabla 1.
Balanza, con una sensibilidad de 0.1% el peso de la muestra de agregados
que se ensaya.
Equipo misceláneo: cuarteador de agregados, bandejas, etc.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Del material recibido en el laboratorio, se separa por cuarteo una muestra
representativa, con cantidad suficiente para la realización del ensayo.
Una vez así separada la muestra para ensayo, se procede a determinar su
análisis granulométrico, de acuerdo con la norma MTC E204, usando los
tamices indicados en la Tabla 1. El porcentaje del peso retenido entre cada
dos tamices sucesivos de la serie se denomina Ri, siendo , el tamiz de
abertura menor.
PROCEDIMIENTO
Para separar, el material de forma aplanada de cada una de las fracciones
de ensayo, preparadas como se indica en el numeral 3.1, se liace pasar
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71
cada partícula en el calibrador de aplanamiento por la ranura cuya abertura
corresponda a la fracción que se ensaya, de acuerdo con la Tabla 1.
La cantidad total de partículas de cada fracción que pasa por la ranura
correspondiente, se pesa (P,) con aproximación del 0.1% del peso total de la
muestra en ensayo.
Para separar el material con forma alargada de cada una de las fracciones
de ensayo, preparadas como se indica en el numeral 3.1, se hace pasar cada
partícula en el calibrador de alargamiiento por la separación entre barras
correspondiente a la fracción que se ensaya, de acuerdo con la Tabla 1.
La cantidad total de partículas de cada fracción retenida entre las dos
barras correspondientes, se pesa (Pai) con aproximación del 0.1% de la
masa total de la muestra de ensayo.
CÁLCULOS
El índice de aplanamiento de cada fracción de ensayo se calcula en tanto
por ciento, mediante la relación entre el peso de las partículas, Pi, que
pasa a través de la correspondiente ranura y el peso inicial, Pi, de dicha
fracción.
El índice de alargamiento de cada fracción de ensayo se calcula en tanto
por ciento, mediante la relación entre el peso de las partículas, Pai,
retenidas entre las correspondientes barras y el peso inicial, Pi, de dicha
fracción:
El valor obtenido para cada fracción ensayada, tanto del porcentaje de
aplanamiento como del porcentaje de alargamiento, se redondeará al
número entero más próximo.
12. CONTENIDO DE IMPUREZAS ORGÁNICAS
OBJETO
Tiene por objeto establecer el procedimiento que debe seguirse para
determinar la presencia y el contenido de materia orgánica en el agregado
fino usado en la preparación de morteros o concretos de cemento
hidráulico.
APARATO Y MATERIALES
Frascos de vidrio incoloro, de unos 350 ml, con tapas.
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Reactivos.
Solución de hidróxido de sodio (3%). Se disuelven 3 partes en peso de
hidróxido de sodio (Na OH) en 97 partes de agua destilada.
Solución normal de referencia. Se disuelve bicromato de potasio (K2 Cr2 O7)
en ácido sulfúrico concentrado (peso unitario de 1.84 g/cm 3 ), en la
relación de 0.250 g de bicromato de potasio por cada 100 ml de ácido
sulfúrico concentrado, empleando calor, si fuere necesario, para efectuar la
solución.
MUESTREO
De la muestra enviada para el ensayo secada únicamente al aire, se toman
unos 500 g, por el método de cuarteo manual o mecánico.
PROCEDIMIENTO
Se coloca el agregado fino en el frasco hasta completar un volumen
aproximado de 130 ml.
Se añade la solución de hidróxido de sodio, hasta que el volumen del
agregado fino y el liquido después de agitado, sea igual a 200 ml.
aproximadamente.
Se tapa el frasco, se agita vigorosamente y se deja reposar por 24 horas.
DETERMINACIÓN DEL COLOR
Procedimiento estándar. Al final del periodo de 24 horas de reposo, se llena
un frasco con la solución normal de referencia, la cual debe haber sido
preparada dentro de las dos horas anteriores a la comparación, hasta
completar un volumen aproximado de 75 ml, y se compara su color con el
del liquido que sobrenada en la solución que contiene el agregado fino. La
comparación de colores se hace poniendo juntos, el frasco que contiene la
muestra y el que contiene la solución normal de referencia, y mirando a
través de ellos contra un fondo claro. Se nota si el color de la solución que
sobrenada es o no, más claro que el color de comparación.
Procedimiento alternativo. Para definir más precisamente el color del
liquido de la muestra de ensayo, puede ser utilizado los 5 vidrios de color
estándar utilizando los siguientes colores.
Interpretación de los resultados. Se considera que el agregado fino contiene
componentes. orgánicos posiblemente perjudiciales, cuando el color que
sobrenada por encima de la muestra de ensayo es más oscuro que el color
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73
normal de referencia. En tal caso, se deben efectuar ensayos
complementarios, antes de aprobar el agregado fino para su utilización en
la fabricación de concreto hidráulico.
Por tratarse de ensayos cualitativos y no cuantitativos, no se requiere
establecer la precisión de los resultados.
13. CONTENIDO DE SALES SOLUBLES TOTALES
OBJETIVO
Establece el procedimiento analítico de cristalización para determinar el
contenido de cloruros y sulfatos, solubles en agua, de los agregados pétreos
empleados en bases mezclas bituminosas. Este método sirve para efectuar
controles en obra, debido a la rapidez de visualización y cuantificación de
la existencia de sales.
RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO
Una muestra de agregado pétreo se somete a continuos lavados con agua
destilada a ebullición, hasta la total de sales. La presencia de éstas, se
detecta mediante reactivos químicos, los cuales, al menor indicio de sales
forman precipitados fácilmente visibles. Del agua total de lavado, se toma
una parte alícuota y se procede a cristalizar para determinar la cantidad de
sales presentes.
APARATOS, MATERIALES Y REACTIVOS
• Balanza sensibilidad 0,01 gramo
• Mecheros
• Matraces aforados
• Vasos de precipitado
• Pipetas
• Solución de Nitrato de Plata
• Solución de Cloruro de Bario
• Agua destilada
• Estufa
• Tubos de ensayo.
EXTRACCION Y ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA
La muestra se debe extraer y preparar previamente. La cantidad de
muestra debe ajustarse a la siguiente tabla:
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74
PROCEDIMIENTO
a) Secar la muestra en horno a 110 ±
a 0,01 gramo, registrando esta masa como A.
b) Colocar la muestra en un vaso de precipitado, agregar agua destilada en
volumen suficiente para cubrir unos 3 cm sobre el nivel de la muestra y
calentar hasta ebullición.
c) Agitar durante 1 minuto. Repetir la agitación, a intervalos regulares,
hasta completar cuatro agitaciones en un periodo de 10 minutos.
d) Decantar mínimo 10 minutos hasta que el líquido se aprecie
transparente, y trasvasijar el líquido sobrenadante a otro vaso. Determinar
en forma separada, en dos tubos de ensayo, las sales solubles con los
respectivos reactivos químicos. La presencia de cloruros se detecta con
unas gotas de Nitrato de Plata formándose un precipitado blanco de Cloruro
de Plata, la de sulfatos con unas gotas de cloruro de Bario dando un
precipitado blanco de Sulfato de Bario.
e) Repetir los pasos b) a d) hasta que no se detecte presencia de sales,
juntando los líquidos sobrenadantes.
f) Todos los líquidos sobrenadantes acumulados, una vez enfriados, se
vacían a un matraz aforado y se enrasa con agua destilada. En caso de tener
un volumen superior, concentrar mediante evaporación. Registrar el aforo
como B.
g) Tomar una alicuota de un volumen entre 50 y 100 ml, de la muestra
previamente homogenetizada, del matraz aforado y registrar su volumen
como C.
registrar dicha masa como D.
6. INFORME
6.1 Se informa el porcentaje de sales solubles, calculado mediante la
siguiente relación:
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75
14. DURABILIDAD
OBJETIVO
Determinar la durabilidad de agregados. El índice de durabilidad es un valor
que muestra la resistencia relativa de un agregado para producir finos
dañinos, del tipo arcilloso, cuando se somete a los métodos de degradación
mecánica que se describen.
RESUMEN DEL MÉTODO
Fue desarrollado para permitir la precalificación de los agregados,
propuestos para uso en la construcción de vías. Básicamente, el ensayo
establece una resistencia de los agregados a generar finos, cuando son
agitados en presencia de agua. Procedimientos de ensayo separados y
diferentes son usados para evaluar las porciones gruesa y fina del material.
Una muestra de agregado grueso es preparada con una gradación especifica
y luego es lavada en un agitador mecánico durante 2 min. Después de
secado y descartado el material que pasa el tamiz de 4.75 mm (No. 4), la
muestra de ensayo lavada es preparada a la gradación final del ensayo.
La muestra de agregado grueso es entonces agitada en el vaso mecánico de
lavado, por un período de 10 min. El agua de lavado resultante, junto con
los finos que pasan el tamiz de 75 μm (No. 200), son unidos y mezclados
con una solución de cloruro de calcio y depositados en un cilindro plástico.
Después de un tiempo de sedimentación de 20 minutos, se lee el nivel de la
columna de sedimentación. La altura del valor de sedimentación es usada
entonces para calcular el índice de durabilidad del agregado grueso (Dc).
La muestra de agregado fino se prepara lavando una cantidad especifica de
material en el vaso mecánico de lavado por un período de 2 min. Todo el
material que pasa el tamiz de 75 μm (No. 200) mediante operación de
lavado, es descartado. La porción que no pasa dicho tamiz es secada y
tamizada por 20 min. Todos los tamaños del tamizado, incluyendo, aquella
fracción recogida en el depósito final, son recombinados. La muestra final
de ensayo se prepara a partir de este material lavado, secado y
recombinado.
La muestra de agregado se ensaya según la norma MTC E114 (Equivalente de
arena), excepto por una modificación a la duración del tiempo de agitación.
Se requiere el método de agitación mecánica y se usa un tiempo de
agitación de 10 min en vez de 45 s.
Este método incluye procedimientos de ensayo para agregados que exhiben
una amplia variación en su gravedad especifica, incluyendo agregados
gruesos livianos y porosos y también procedimientos para ensayar agregados
de tamaños máximos que en realidad son muy pequeños para ser
considerados agregados gruesos y muy grandes para ser considerados
agregados finos.
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El índice de durabilidad para agregados gruesos (Dc) o para agregados finos
(Df) se calcula, según el caso, con ecuaciones apropiadas presentadas en el
método. El índice de durabilidad de un agregado bien gradado, que
contenga ambas fracciones (fina y gruesa) se define como el menor de los
dos valores Dc o Df, obtenidos de este ensayo. Este debe ser el valor que
controle para propósitos de especificación.
USO Y SIGNIFICADO
Este ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa, finura y
comportamiento arcilloso del material que puede ser generado en un
agregado cuando se somete a degradación mecánica.
Un índice de durabilidad mínimo ha sido especificado para prohibir el uso
de un agregado, en varias aplicaciones de construcción, propensas a
degradación y consecuente generación de finos de comportamiento
arcilloso.
Este método provee un ensayo rápido de evaluaciones de la calidad de una
nueva fuente de agregados. Investigaciones han indicado que puede
también usarse, en cambio del ensayo de durabilidad frente a la acción de
una solución de sulfato de sodio, para evaluar la durabilidad del agregado
fino de uso en el concreto, reduciendo así el consumo de tiempo y los
costos incurridos en el ensayo de durabilidad.
Aunque la aplicación de este método se ha restringido a agregados para
usos específicos de construcción, puede expandirse a otras áreas, como
mezclas bituminosas de pavimento y concretos.
APARATOS
Vaso mecánico de lavado, cilíndrico, de paredes rectas y fondo plano,
conforme con las especificaciones y dimensiones de la Figura 1.
Recipiente colector o fondo de mallas, circular, de al menos 254 mm (1.0")
de diámetro y de aproximadamente 102 mm (4") de profundidad, para
recoger el agua resultante del lavado de la muestra. Tiene paredes
verticales o casi verticales y está equipado con lo necesario para acoplar un
tamiz, de tal forma que la malla del tamiz quede por lo menos a 76.2 mm (-
3") del fondo del recipiente. Puede usarse un adaptador, que evite la
pérdida de finos y de agua de lavado, acoplando el tamiz y el recipiente, o
puede colocarse un tamiz en blanco (sin malla) bajo el otro tamiz, que
repose directamente en el fondo del recipiente.
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77
Nota 1. La empaquetadura debe ser de caucho de neopreno de 3.2 mm
(1/8") de espesor, con diámetro interior de 199.2 ± 0.4 mm (7 27/32" ±
1/64") y diámetro exterior de 216.3 ± 0.4 mm (8 33/64" ± 1/64).
Nota 2. El vaso debe ser de fondo plano, paredes rectas, cilíndrico de 7.6
dm 3 (2 galones) de capacidad aprox. su extremo superior debe ser
extendido hacia afuera para dar asiento al empaque y a la tapa.
Nota 3. Se requieren 3 broches que deben estar equitativamente
espaciados. Deben estar unidos al vaso mediante remaches o soldaduras que
no permitan el paso del agua. Cuando se ajusten la tapa y la
empaquetadura con los broches, el vaso debe quedar sellado
herméticamente.
Nota 4. El vaso debe ser de acero inoxidable y tener una tolerancia de ±
0.8 mm (1/32") en las dimensiones mostradas, a menos que se especifique
otra cosa.
Sacudidor portátil tipo Tyler de tamices, modificado y ajustado para operar
a 285 ± 10 ciclos completos por minuto. Los dos períodos de agitación,
especificados en los numerales 10, 11, 12 y 13, se llevan a cabo con este
agitador modificado.
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78
Nota 1: Otros tipos de agitadores de tamices pueden ser usados, siempre y
cuando todos sus factores sean ajustados para obtener los mismos
resultados que con el agitador de Tyler.
Todo el equipo utilizado en la norma MTC E114 (Equivalente de arena).
Tamices
Balanza, con capacidad mínima de 500 g y precisión de 1 g.
MATERIALES Y REACTIVOS
Soluciones de stock y de trabajo, de cloruro de calcio, con los requisitos de
la norma MTC E114, "Equivalente de arena".
Agua destilada y, o, agua desmineralizada, pues los resultados del ensayo
pueden ser afectados por ciertos minerales disueltos en el agua. Sin
embargo, si se demuestra que el agua usualmente disponible no afecta los
resultados, se puede utilizar dicha agua, excepto en aquellas partes del
procedimiento en las que se ordene usar expresamente agua destilada o
desmineralizada. Para ensayos con propósitos de referencia, en todos los
pasos del ensayo se debe usar agua destilada o desmineralizada.
CONTROL DE TEMPERATURA
6.1 Este ensayo puede efectuarse normalmente sin control de temperatura;
sin embargo, para propósitos de referencia, ensáyese de nuevo el material,
con la temperatura del agua destilada o desmineralizada y de la solución de
trabajo de cloruro de calcio a 22 ± 3 °C (72 ± 5 °F).
MUESTREO
Obténganse las muestras del agregado a ser ensayado de acuerdo con la
norma MTC E201.
PREPARACIÓN INICIAL DE LA MUESTRA
Séquense suficientemente las muestras de agregados, para permitir su
completa separación de tamaños mediante el tamiz de 4.75 mm (No. 4), y
para desarrollar una condición de fluidez o libre movimiento de los
agregados cuando pasan a través del tamiz.
El secado puede efectuarse por cualquier método, siempre y cuando no se
excedan los 60 °C (140 °F) y no se degraden las partículas. Los métodos
de secado más usados son el secado al sol, al horno y el uso de corrientes
de aire caliente.
Si la muestra contiene una cantidad apreciable de arcilla, dense vueltas al
agregado a medida que se seca, para obtener un secado uniforme y evitar
la formación de terrones duros de arcilla.
Rómpanse los terrones duros y elimínense los finos que cubren los agregados
gruesos, por cualquier método que no reduzca apreciablemente el tamaño
natural de las partículas.
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Determínese la gradación dé la muestra por tamizado, de acuerdo con la
norma MTC E107, con los tamices de 19.0, 12.5, 8.5, 4.75, 2.36 y 1.18 mm
(¾", ½", 3 /8", No. 4, No. 8, No. 16). Descártese cualquier material que sea
retenido en el tamiz de 19.0 mm (¾").
Determínense los procedimientos de ensayo que se usarán para establecer
el índice de durabilidad del agregado, basándose en la gradación obtenida
en el numeral 8.4:
• Si menos del 10% pasa el tamiz de 4.75 mm (No. 4), ensáyese solamente el
agregado grueso (procedimiento A).
• Si menos del 10% del agregado es de tamaño mayor que el tamiz de 4.75
mm (No. 4), ensáyase únicamente el agregado fino (procedimiento B).
• Cuando ambas fracciones del agregado, grueso y fino, están presentes en
cantidades iguales o mayores al 10%, y el porcentaje que pasa el tamiz de
1.18 mm (No. 16) es mayor del 10%, úsense ambos procedimientos, A y B, a
las fracciones correspondientes.
Si el porcentaje que pasa el tamiz de 1.18 mm (No. 16) es menor o igual al
10%, úsese el procedimiento A o el procedimiento C.
• Si la mayoría del agregado (75 a 80%) se encuentra entre los tamices de
9.5 mm (3/8") y 1.18 mm (No. 16), úsese únicamente el procedimiento C.
PROCEDIMIENTO A - AGREGADO GRUESO
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
9.1 Prepárese una muestra preliminar de ensayo, de 2550 ± 25 g, secada al
aire, usando la siguiente gradación:
Séquese esta muestra preliminar, a peso constante, a 1-ula temperatura de
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F); déjese enfriar y pésese. Regístrese el peso
resultante W.
Nota 2. Si no se requiere un ajuste al peso del espécimen o al volumen del
agua de lavado y de ensayo, o a ambos, no es necesario secar la muestra al
horno antes del lavado inicial.
Deposítese la muestra preliminar de ensayo dentro de vaso mecánico de
lavado, añádanse 1000 ± 5 ml de agua destilada o desmineralizada,
ajústese la tapa del vaso y asegúrese el vaso en el agitador.
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80
Debido a la baja gravedad especifica o a la alta rata de absorción de ciertos
agregados, las proporciones de agregado y agua pueden no permitir la
fricción deseada entre las partículas. El ensayo de estos materiales
requerirá un ajuste al peso del espécimen de ensayo o al volumen del agua,
tanto de lavado como de ensayo, o a ambos:
• Lávense todos los materiales que no se inundan completamente cuando se
agregan 1000 ml de agua a la muestra de ensayo, y ensáyese con ajuste a
los pesos del espécimen y a los volúmenes de agua.
• Determínese el peso especifico del agregado secado al horno y su
porcentaje de absorción, de acuerdo con la norma de ensayo MTC E206.
• Calcúlese el peso total de la muestra de ensayo usando la siguiente
ecuación:
Calcúlese el peso del material en cada tamaño proporcionalmente a los
pesos especificados en el numeral 9.7.
• Ajústese el volumen del agua de ensayo usando la siguiente ecuación:
Donde:
A = Absorción del agregado, %
W = Peso de la muestra de ensayo secada al horno, g.
Después de 60 ± 10 segundos de haber introducido el agua de lavado,
agítese el vaso en el agitador de tamices, por un tiempo de 120 ± 5
segundos.
Al terminar el periodo de 2 min de agitación, remuévase el vaso del
agitador, destápese y cuélese su contenido por el tamiz de 4.75 mm (No.
4). Lávense los finos remanentes en el vaso con la ayuda de una manguera,
de forma tal que el agua de lavado pase por el tamiz y caiga en el mismo
recipiente de los agregados que lo atravesaron, hasta que salga limpia el
agua.
Séquese la fracción retenida en el tamiz de 4.75 mm (No. 4) a peso
constante a una temperatura de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) y pésese. Si la
pérdida de peso debida al lavado efectuado según los numerales 9.2 a 9.5
es igual o menor a 75 g, una muestra para ensayos adicionales debe ser
preparada y los procedimientos de los numerales 9.7 a 9.12 deben ser
omitidos. Si la pérdida de peso excede los 75 g, la muestra preliminar de
ensayo puede conservarse y ser usada, siempre y cuando una segunda
muestra se lave mediante el mismo procedimiento y las dos muestras sean
combinadas de acuerdo con los pesos especificados para proveer la muestra
de ensayo deseada.
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Determínese la gradación a ser usada en la preparación de la muestra de
ensayo preliminar como sigue:
• Si cada uno de los tamaños de agregado listados en la siguiente tabla
representa el 10% o más de la porción comprendida entre los tamices de
19.0 mm (¾") y 4.75 mm (N° 4), como se determinó en los pesos
registrados en el numeral 8.4, úsense los pesos del material (secado al
horno) especificado en seguida, para preparar la muestra de ensayo
preliminar.
Prepárense 2500 g de muestra de ensayo preliminar usando la gradación
prescrita. Séquese esta muestra hasta peso constante a una temperatura de
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
Después de permitir que se enfríe el material secado al horno, sepárese el
agregado grueso lavado, en los tamices de 12.5, 9.5 y 4.75 mm (1/2", 3/8",
No. 4). Descártese el material que pasa el tamiz de 4.75 mm (No. 4).
Prepárese la muestra de ensayo lavada usando los pesos especificados en el
numeral 9.7, a partir de porciones representativas de cada tamaño del
material lavado. Ocasionalmente, puede ser necesario lavar una tercera
muestra preliminar de ensayo para obtener el peso requerido en un tamaño
específico de material.
PROCEDIMIENTO PARA EL AGREGADO GRUESO
Colóquese el cilindro plástico (el mismo requerido en la norma MTC E114
para obtención del equivalente de arena) sobre una mesa de trabajo, la
cual no debe estar expuesta a vibraciones durante el proceso de
sedimentación del ensayo. Viértanse 7 ml (0.24 onzas) de la solución base
del cloruro de calcio dentro del cilindro. Colóquense los tamices de 4.75
mm (No. 4) y de 75 mm (No. 200) sobre el recipiente recolector del agua de
lavado con el tamiz de 4.75 mm (No. 4) arriba, el cual sirve sólo para
proteger el tamiz de 75 μm (No. 200).
10.2 Colóquese la muestra de ensayo lavada (como se preparó en el
numeral 9) en el vaso mecánico de lavado. Añádase luego la cantidad de
agua destilada o desmineralizada, determinada en el numeral 9.3; ajústese
la tapa y colóquese el vaso en el agitador. Comiéncese la agitación después
de 60 segundos de haber vertido el agua de lavado. Agítese el vaso por 600
ア 015 segundos.
10.3 Inmediatamente después de agitado, retírese el vaso del agitador y
quítesele la tapa. Agítese el contenido del vaso sostenido verticalmente, en
forma vigorosa, con movimientos horizontales - circulares, cinco o seis
veces, para, poner los finos en suspensión e inmediatamente viértase este
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82
contenido en el recipiente colector de agua de lavado con los tamices
mencionados en el numeral 10.1. Descártese el material retenido en el
tamiz de 4.75 mm (No. 4). Recójase toda el agua de lavado y material que
pasa el tamiz de 75 μm (No. 200) en el recipiente colector. Para asegurar
que el material de tamaño inferior al del tamiz de 75 μm (No. 200)
ciertamente pasa por dicho tamiz, deben seguirse los siguientes pasos:
• A medida que se cuela el material por el tamiz de 75 μm (No. 200), debe
golpearse repetidamente el lado del tamiz con la mano.
• Si aún queda una concentración retenida en el tamiz, debe reciclarse el
agua de lavado. Para ello debe primero dejarse reposar el agua del colector
permitiendo que asienten las partículas mayores. Luego, el agua un poco
más clara de la parte superior puede depositarse en otro recipiente y
volverse a verter sobre los tamices, para caer de nuevo en el recipiente
colector, lavando así las partículas remanentes. Debe repetirse este
reciclaje hasta que todas las partículas que deben pasar por el tamiz de 75
μm efectivamente pasen y se junten en el recipiente colector.
Añádase agua destilada o desmineralizada, hasta dar el volumen de 1000 ±
5 ml de agua sucia. Transfiérase el agua de lavado a otro recipiente
adecuado para agitar y verter su contenido.
Colóquese un embudo en el cilindro plástico graduado. Agítese
manualmente el agua de lavado para poner los finos en suspensión. Estando
aún en turbulencia, viértase el agua de lavado dentro del cilindro graduado,
en cantidad tal, que llegue el nivel del agua a la marca de 381 mm (15").
Remuévase el embudo, colóquese el tapón en el extremo del cilindro y
prepárese para mezclar el contenido inmediatamente.
Mézclese el contenido mediante movimientos alternados de agitación hacia
arriba y hacia abajo a la derecha y a la izquierda, haciendo que la burbuja
atraviese completamente el cilindro 20 veces en 35 segundos
aproximadamente.
Completándose el proceso de mezclado, colóquese el cilindro sobre la mesa
de trabajo y remuévase el tapón. Déjese reposar el contenido del cilindro
por 1200 ± 15 segundos cuidando de no perturbarlo. Exactamente al final
de este tiempo léase y regístrese la altura de la columna de sedimentación,
con aproximación de 2.5 mm (0.1”).
Nota 3. Existen dos condiciones no usuales que pueden ser encontradas en
esta fase del procedimiento de ensayo. Una es que puede no formarse una
línea de demarcación claramente definida entre el sedimento y el líquido
sobre él, al finalizar los 20 minutos especificados. Si esto ocurre en un
ensayo donde se usó agua destilada o desmineralizada, déjese- sedimentar
aún más hasta que se forme la línea de demarcación, mídase la altura y
regístrese el tiempo. Si en cambio el ensayo se hizo con agua común, debe
descontinuarse el ensayo y repetirse usando una parte de la muestra que no
esté ensayada, y usando agua desmineralizada. La segunda condición no
usual es que el líquido que está sobre la línea de demarcación puede verse
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aún oscuro y turbio al final de los 20 minutos de sedimentación, viéndose
como si la línea de demarcación estuviese dentro de la misma columna de
sedimentación. Al igual que la primera condición, si se ha usado agua
común, debe volver a hacerse el ensayo con una nueva muestra y con agua
destilada y desmineralizada; en caso contrario, puede leerse y registrarse
esta línea de demarcación al final del tiempo de sedimentación de 20
minutos.
PRECAUCIONES
Hágase el ensayo en un lugar libre de vibraciones, ya que puede ocurrir que
el material suspendido se asiente a una mayor velocidad que la normal.
No deben exponer se los cilindros plásticos al sol por un tiempo mayor al
necesario.
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Revísese frecuentemente el juego entre la excéntrica y la cama del
agitador Tyler. Si existe tal juego, debe reemplazarse una de ellas o ambas.
Lubríquese el agitador al menos una vez cada tres meses.
INFORME
Infórmese la gradación del material a ensayar tal como fue recibido, la
gradación de la muestra de agregado grueso usada y la de agregado fino
usada (análisis de mallas). Infórmese el índice de durabilidad calculado (Dc
ó Df ) con la indicación del procedimiento usado (A, B o C).
Infórmese si hubo control de temperatura y si se usó agua común, destilada
o desmineralizada.
PRECISIÓN Y EXACTITUD
Resultados de dos (2) ensayos efectuados por el mismo operador, sobre el
mismo material, no deben diferir entre si en más de 10.1.
Resultados de dos (2) ensayos efectuados en laboratorios diferentes, sobre
el mismo material, no deben diferir entre si en más de 14.4.
III. CONCLUSIONES
En conclusión, la conjunción e interacción de los elementos citados,
herramientas disponibles, y actividades del CC, da como resultado un
SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD (SGC), que en la actualidad, es una
necesidad a ser adoptado por las organizaciones gubernamentales y
privadas.
Para su aplicación, se cuenta con diferentes herramientas, como las
especificaciones, normas técnicas, manuales de diseño, análisis de
proyectos ejecutados, procedimientos, equipos de medición, estadística, y
los sistemas de información y procesamiento de datos.
En las obras públicas, la responsabilidad de tener un buen CC, recae en las
autoridades públicas, por lo que estas deben contar con un buen sistema de
gestión de la calidad, para cumplir con los usuarios que finalmente son los
que se beneficiarán; para ello, es preciso anteponer la ética profesional a
los intereses particulares.
La adopción de un SGC:
Va a permitir mejorar continuamente la calidad de las obras
viales.
Es concordante con los lineamientos del proceso de redefinición de
la concepción y las actividades tradicionales del Estado.
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85
Responde a una realidad de una economía globalizada y los retos
de competitividad y descentralización.
Tiene como fin supremo, satisfacer los requerimientosde los
usuarios.
IV. BIBLIOGRAFIA
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Center for Asphalt Technology 1996
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