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PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO

METODO DEL B ALON DE CAUCHO

I.N.V. E - 162

1. OBJETO

Este mtodo se refiere a la determinacin del peso unitario en el terreno, de un

suelo compactado o firmemente unido, mediante un aparato con una membrana

de caucho. Sin embargo, el aparato descrito en el numeral 2, no es aconsejable

para un suelo muy blando, que se deforme bajo una presin leve, en el cual no

pueda mantenerse con un valor constante el volumen del hueco.

2. EQUIPO

2.1 Aparato del baln de caucho.- Es un aparato con un cilindro calibrado

diseado para contener un lquido dentro de una membrana relativamente

delgada, flexible y elstica (baln de caucho) para medir el volumen del hueco

del ensayo bajo las condiciones de este mtodo (Vase FIgura No.1). El aparato

deber estar equipado de manera que pueda aplicarse exteriormente una

presin o un vaco parcial al lquido contenido, y deber ser de un peso y de un

tamao tal que no cause distorsin del hueco excavado ni del rea adyacente

durante la ejecucin del ensayo. Deber disponerse lo adecuado para colocar

pesas (sobrecarga) sobre el aparato y de un indicador de volumen paradeterminar con aproximacin a 0.006 litros (0.00025 pies3) cualquier cambio en

el hueco de ensayo. La membrana flexible deber ser de tamao y forma tales,

que llene completamente el hueco sin pliegues ni dobleces cuando se infla

dentro de l, y tener suficiente resistencia para aguantar la presin que sea

necesaria para asegurar el completo llenado del agujero de ensayo.

- Se considera satisfactorio cualquier aparato que emplee una membrana

flexible (caucho) y un lquido y que pueda utilizarse para medir el volumen

del agujero bajo las condiciones de este ensayo con aproximacin del 1.0

%.

2.2 Balanzas.- Una de 10 kg y con sensibilidad de 1.0 g y otra de 2.0 kg y

sensibilidad de 0.1 g.

2.3 Estufa, horno u otro aparato adecuado y satisfactorio para secar suelos y

muestras para humedad.

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2.4 Equipo Miscelneo.- Picas pequeas, cinceles y cuchara para extraccin,

bolsas de plstico, cubos con tapas, u otros recipientes metlicos adecuados

que puedan cerrarse para contener el suelo extrado de los huecos; termmetro

y brocha pequea.

3. COMPROBACION DE LA CALIBRACION DEL INDICADOR DEL

VOLUMEN

3.1 Comprubese el procedimiento que va a emplearse y la precisin del

indicador de volumen utilizando el aparato para medir moldes de un volumen que

pueda determinarse y que dimensionalmente simulen los huecos de ensayo que

van a emplearse en el terreno. El aparato y el procedimiento debern ser tales

que estos volmenes se midan dentro de 1.0 % . Debern usarse moldes de

volmenes diferentes, de tal manera que la calibracin del indicador de volumen

cubra la amplitud de los tamaos anticipados para los huecos de ensayo.

- Pueden emplearse los moldes de 4" y 6" descritos en los ensayos de

Proctor normal y Modificado INV E141 y E-142 u otros moldes

prefabricados para simular tamaos reales de huecos. Cuando vayan a

emplearse varios juegos de aparatos para el ensayo, es deseable disponer

los que corresponden a los tamaos de huecos reales. Estos juegos

debern representar la amplitud de irregularidades y tamaos que se

encontrarn en las paredes de los huecos. Pueden emplearse agujeros

preelaborados como patrones para verificar la calibracin del indicador de

volumen. Esto puede lograrse rellenando con yeso los agujeros, retirandoel bloque de yeso seco y embebiendo este bloque en concreto, para que

cuando se seque el concreto, se retire el yeso y quede un molde que

duplica el agujero preelaborado. Despus de removido el yeso de los

moldes, la superficie interior de los agujeros duplicados deber sellarse a

prueba de agua y se determinar su volumen.

- Volumen de los moldes.- Determnese el peso requerido de agua para

llenar uno de los moldes, en gramos. Deslcese cuidadosamente una placa

de vidrio sobre la parte superior de la superficie del molde para

asegurarse que el recipiente est completamente lleno de agua.

Determnese la temperatura del agua dentro del depsito. Una capa

delgada de grasa sobre la superficie del molde formar una junta

impermeable entre la placa de vidrio y la parte superior de aquel.

Calclese el volumen de ste, en pies3, multiplicndose el peso del agua

(en gramos) empleado para llenar el recipiente por el volumen unitario del

agua (en mililitros por gramo) a la temperatura observada, tomada de la

Tabla No.1 y dividiendo el resultado por 28.317 ml/pie3. Reptase este

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procedimiento hasta que se tengan tres valores para el volumen del

recipiente con una amplitud mxima de variacin de 0.00283 dm3 (0.0001

pies3). Reptase el procedimiento para cada uno de los moldes que van a

emplearse en la calibracin de comprobacin.

- Ensayos para verificar la calibracin.- Colquese el aparato con el baln

sobre una superficie horizontal relativamente lisa y hgase una lectura

inicial en el indicador de volumen. Transfirase el aparato a uno de los

moldes y hgase la lectura sobre el indicador de volumen cuando la

membrana de caucho llene completamente el molde.

Aplquese presin al lquido en el aparato hasta que no haya cambio

alguno en el indicador de volumen. Antese la presin. Segn el tipo de

aparato, esta presin puede llegar a ser tan alta como de 49 kPa (5

lb/pulg). Generalmente ser necesario colocarle una sobrecarga alaparato para evitar que se levante. Antese el peso total agregado. La

diferencia entre las lecturas inicial y final del indicador de volumen ser el

volumen del molde. Podr quitarse del molde la membrana aplicando un

vaco parcial al lquido en el aparato. Reptase el procedimiento para otros

recipientes.

Nota 1: Si el molde o el recipiente de calibracin son hermticos, puede ser

necesario proporcionarle un escape al aire para evitar resultados

errneos, ya que la membrana de caucho puede atrapar aire dentro del

recipiente y causar errores en la medida del volumen.

Despus de hallado el volumen del molde con agua, y antes de insertar la

membrana de caucho, debern proveerse pequeos agujeros para el

escape del aire colocando cuerdas de dimetro pequeo sobre el borde

del recipiente y hacia la parte inferior de la cara interior, ligeramente ms

all del centro del molde. Esto permitir que el aire atrapado escape

durante el llenado del depsito con la membrana. Si dicho procedimiento

es requerido en el laboratorio, puede ser necesario usar un procedimiento

similar en suelos densos.

Nota 2: En ensayos en el campo los pesos adicionales (sobrecargas)

aumentarn el esfuerzo en el suelo no soportado y circundante al hueco y

tendern a causar deformaciones. El esfuerzo puede reducirse empleando

una placa para la base.

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Nota 3: Antes de ejecutar cualquier medida puede ser necesario distensionar la

membrana y remover las burbujas de aire que se adhieren al interior de

sta.

4. PROCEDIMIENTO

4.1 Preprese la superficie del orificio para el ensayo, de manera que quede

razonablemente plana. Instlese el aparato en el sitio de ensayo y hgase una

lectura inicial del indicador de volumen del vaso calibrado, empleando la misma

presin sobre el lquido en el depsito y el mismo peso de sobrecarga usado en

la calibracin de comprobacin. Luego de efectuada esta lectura inicial sobre el

indicador de volumen, mrquese el contorno del aparato sobre el sitio del orificio

de ensayo. Antese la presin empleada, la magnitud de la sobrecarga, y la

lectura inicial del volumen. Si el aparato fue calibrado con una placa de base,

sta deber mantenerse en el sitio durante el ensayo.

4.2 Remuvase el aparato del sitio y excvese un orificio centrado dentro de

la marca delineada para el aparato. Tngase cuidado al excavar el hueco, de

manera que el suelo alrededor del borde superior del mismo no se altere.

Colquese todo el suelo removido del agujero en un recipiente hermtico para

las determinaciones de peso y de humedad. El hueco del ensayo deber tener el

volumen mnimo indicado en la Tabla No.2. Huecos de tamaos mayores

proporcionarn mayor precisin y debern usarse cuando sea posible. Las

dimensiones del hueco de ensayo estn relacionadas con el diseo del aparato y

con la presin empleada; en general, estas dimensiones debern aproximarse alas empleadas en el procedimiento de comprobacin de la calibracin .

4.3 Despus de excavar el orificio, colquese sobre ste el aparato, en la

misma posicin empleada para la lectura inicial, e nflese la membrana flexible

dentro del hueco. Aplquese la sobrecarga y la presin del lquido en el depsito

que se usaron durante el procedimiento de verificacin de la calibracin.

Antese la lectura del indicador de volumen. La diferencia entre esta lectura y la

inicial obtenida en el numeral 4.1., es el volumen del hueco de ensayo.

4.4 Determnese el peso del suelo hmedo extrado del orificio con

aproximacin a 5 g, (0.01 lb). Mzclese completamente el suelo, eljase una

muestra para contenido de humedad, de acuerdo con la Tabla No.2, y

determnese su peso con aproximacin a 0.1 g. Squese la muestra para

humedad hasta peso constante a 110 5 C (230 9 F) y determnese su peso

seco con aproximacin a 0.1 g.

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5. CALCULOS

5.1 Calclese la humedad del suelo, w con aproximacin del 1 % en la

siguiente forma:

Peso de Aguaw = x 100

Peso de suelo seco

TABLA No.1

VOLUMEN DEL A GUA POR GRAMO

CON BASE EN LA TEMPERATURA.

Temperatura Volumen de agua,

C F ml x gr.

12 53.6 1.00048

14 57.2 1.00073

16 60.8 1.00103

18 64.4 1.00138

20 68.0 1.00177

22 71.6 1.00221

24 75.2 1.0026826 78.8 1.00320

28 82.4 1.00375

30 86.0 1.00435

32 89.6 1.00497

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TABLA No.2

VOLUMEN MINIMO DEL ORIFICIO DE ENSAYO Y TAMAO MINIMO

DE MUESTRA PARA HUMEDAD EN BA SE EN EL TAMAO MAXIMO

DE LA PARTICULA.

Tamao mximo Volumen mnimo Tamao mnimo de la

de partculas del orificio de ensayo muestra para humedad

mm (Alterno) cm3 (pies3) g

4.75 (No.4) 700 (0.025) 100

12.5 (") 1400 (0.050) 250

25.0 (1") 2100 (0.075) 500

50 (2") 2800 (0.100) 1000

63 (2") 3800 (0.135) 1500

5.2 Calclese el peso unitario hmedo, o W1del suelo extrado del hueco del

ensayo, en g/ml en lb/pie3, en la siguiente forma:

Peso del suelo hmedo en g (lb)

W1=

Volumen del hueco en ml (pies3)

- Para pasar de g/ml a lb/pie3 o viceversa, puede usarse el factor de

conversin 62.4

5.3 Calclese el peso unitario seco, d, del suelo extrado del hueco de ensayoen g/ml (lb/pie3),

W1

d= x 100w + 100

5.4 Convirtase el peso unitario de g/ml a kg/m3.

5.5 Puede ser deseable expresar el peso unitario suelto en el sitio como

porcentaje con respecto a otro peso unitario, por ejemplo el peso unitario

mximo obtenido mediante el Proctor Normal o el Modificado.

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6. INFORME

El informe deber inclur:

- Sitio del ensayo.

- Cota del sitio.

- Volumen del orificio, m3.

- Peso unitario hmedo en el sitio, kg/m3(lb/pie3).

- Peso unitario seco, en el sitio kg/m3(lb/pie3)

Nota 4: En suelos blandos o dbiles y cuando la presin aplicada al lquido en

el depsito pueda deformar el hueco de ensayo hasta el punto de dar un

volumen errado, deber modificarse el dispositivo y emplear menor

sobrecarga y menor presin sobre el lquido en el depsito, o puede ser

necesario recurrir a otro mtodo para determinar el peso unitario, como el

del Cono de Arena, Norma INV E-161.

7. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS

AASHTO T 205

ASTM D 2167