PRCTICA N7ENSAYO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE LOS SUELOS EN EL CAMPO POR EL MTODO DEL CONO DE ARENA

1. OBJETIVOS

Esta norma de ensayo establece el mtodo de ensayo estndar para determinar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el mtodo del cono de arena. Aprender a determinar este clculo en campo y cuales son ventajas y desventajas en la aplicacin al diseo o construccin.

Tomar decisiones de acuerdo a tipos de informacin que se obtengan en el laboratorio para adquirir experiencia cuando se est realizando una obra de gran magnitud.

2. MARCO TERICOUn suelo natural o compactado requiere la determinacin de la densidad in situ. En la mayora de los casos, esta determinacin se realiza utilizando el mtodo del cono de arena. Cuando el trabajo de compactacin va progresando en el campo, es conveniente saber si el peso volumtrico especificado se est logrando o no. Dentro de esto existe un procedimiento estndar que se usa para determinar el peso especfico de campo de compactacin.El aparato usado en este mtodo consiste en un recipiente de vidrio o plstico con un cono de metal unido a su parte superior. El recipiente se llena con arena Ottawa seca muy uniforme. Se determina el peso del envase, del cono y de la arena que llena el recipiente. En el campo se excava un pequeo agujero en el rea donde el suelo fue compactado.En resumen:Se cava a mano con la ayuda de un cincel metlico y un combo un orificio de prueba en el suelo donde se va a ensayar y todo el material extrado del orificio es recuperado en un contenedor. Se llena el orifico con la arena de densidad conocida en cada libre y se determina el volumen. La densidad hmeda del suelo in situ se determina dividiendo la masa hmeda del material removido entre el volumen del orificio. Se determina el contenido de humedad del material del orificio y se calcula la masa seca del material y la densidad seca del lugar, utilizando la masa hmeda del suelo, el contenido de humedad y el volumen del orificio.3. SIGNIFICADO Y USO

Este mtodo es muy difundido para determinar la densidad de suelos compactados utilizados en la construccin de terraplenes de tierra, rellenos de carreteras y estructuras de relleno. Es comnmente utilizado como base de aceptacin para suelos compactados a una densidad especfica o a un porcentaje de densidad mxima determinada por un mtodo de ensayo normado.

Este mtodo puede ser usado para determinar la densidad in situ de depsitos de suelos naturales, agregados, mezcla de suelos u otro material similar.

El uso de este mtodo est limitado generalmente a suelos en una condicin de no saturados. Este mtodo no es recomendable para suelos que sean suaves o desmenuzables (que se desmoronan fcilmente), o estn en una condicin de humedad tal que el agua filtre al hoyo excavado. La precisin de este ensayo puede ser afectada por suelos que se deforman fcilmente o que sufran cambios volumtricos en el hoyo excavado debido a que el personal camine o se detenga cerca del hoyo durante el ensayo.

4. APARATOS

Un frasco desarmable u otro contenedor de arena que tenga una capacidad de volumen que exceda el volumen requerido para llenar el orificio de prueba y el aparato durante la prueba.

Un aparato desarmable que consiste en una vlvula cilndrica con un orificio de (13 mm) de dimetro, presentando en un extremo un pequeo cono de metal conectado a un frasco en un extremo y a un embudo (cono) en el otro extremo. La vlvula debe tener un freno (seguro) para prevenir la rotacin de una posicin completamente abierta a otra completamente cerrada.

Los detalles del aparato descrito se muestran en la Fig. 1 y representan las dimensiones mnimas aceptables y adecuadas para ensayar suelos que tienen un tamao mximo de 2 (50mm) y volumen del hueco de ensayo de aproximadamente (2830). Cuando el material a ensayarse contiene un pequeo porcentaje de partculas extra dimensionadas y alargadas, el ensayo puede ser trasladado a una nueva ubicacin.Arena:Deber ser limpia, uniforme, seca, no cementada, durable y que discurra libremente. Debe estar libre de finos y partculas de arena fina para prevenir cambios significativos en la densidad de la masa por cambios diarios en la humedad atmosfrica. Son deseable arenas naturales, las arenas trituradas, o que tengan partculas angulares no son libres de escurrir, por lo que esta condicin puede causar una accin puente y por lo tanto imprecisin en la determinacin de la densidad.Balanzas:Una balanza de capacidad mnima de 20 kg con una sensibilidad de 1g.Equipo de secado:Controlado termostticamente, capaz de mantenerse a una temperatura de , para determinar el contenido de humedad de la muestra extrada del hoyo.Equipo diverso:Cuchillo, cincel, pico pequeo, esptula pequea, destornillador o cucharas para excavar el hoyo del ensayo, recipientes con tapa, costales plsticos, termmetro para la determinacin de la temperatura del agua, brocha pequea, calculadora, libreta de apuntes, etc.

5. PROCEDIMIENTO

Seleccionar una ubicacin/elevacin que sea representativa del rea que se va aprobar (que en este caso fue el lote de un compaero) y determine la densidad del suelo in-situ de loa siguiente manera:

Inspeccionar el cono por si hubiera algn dao, la rotacin libre de la vlvula. Llene el contenedor del cono con la arena condicionada para lo cual ya se ha determinado la densidad y determine la masa total.

Prepare la superficie del sitio que se va a ensayar de tal manera que sea un plano nivelado. El plato de base debe utilizarse como una herramienta para remover la superficie a un plano de nivel suave.

Coloque el plato base sobre la superficie plana, asegurndose de que existe contacto con la superficie del terreno alrededor del borde del orificio central. Marque el contorno del plato de base para revisar el movimiento durante la prueba y, si es necesario, asegure el plato contra el movimiento que se cause utilizando clavos insertados dentro del suelo adyacente al filo del plato, o en otros trminos, sin disturbar el suelo que se va a probar.

En suelos donde la nivelacin no es exitosa o la superficie presenta vacios, el volumen que se expulsa horizontalmente y que est limitado por el embudo, el plato y la superficie del terreno debe determinarse mediante un ensayo preliminar. Llene el espacio con la arena del aparato, determine la masa de la arena utilizada para llenar el espacio, rellene el aparato y determine una nueva masa inicial del mismo y de la arena antes de proceder con la prueba. Despus de que se complete esta medida, limpie cuidadosamente con una brocha la arena que queda sobre la superficie preparada.

Cave el hoyo de prueba a travs del orificio central en el plato base, teniendo cuidado de evitar que se disturbe o se deforme el suelo que delimitara el orificio. Los volmenes del orificio de prueba sern tan grandes como para que sean prcticos y minimicen los errores, y en ningn caso sern ms pequeos que los volmenes indicados. Los lados del orificio deben inclinarse levemente hacia adentro, y la parte central debe ser razonablemente plana o cncava. El orificio debe mantenerse lo ms libre posible de vacos, salientes y obstrucciones fluidas ya que esto afectara la exactitud de la prueba. Los suelos que son esencialmente granulares requieren extremo cuidado tambin requieren que se cabe un orificio de prueba de forma cnica. Coloque todo el suelo excavado y cualquier otro tipo de suelo que se haya soltado durante la excavacin, en un contenedor hermtico que este marcado para identificar el nmero de prueba. Tenga cuidado de evitar la prdida de cualquier material. Proteja este material de cualquier prdida de humedad hasta que se haya determinado la masa y se haya obtenido la muestra para la determinacin del contenido de agua.

Limpie el borde del orificio del plato base, voltee el aparato de cono de arena y coloque el embudo del mismo en un orificio rebordeado en la misma posicin que se marc durante la calibracin. Elimine o minimice en el rea de pruebas las vibraciones que pueda causar el personal que realiza el ensayo o el equipo que se utiliza. Abra la vlvula y deje que la arena llene el orificio, el embudo y el plato base. Trate de evitar que el aparato se sacuda o vibre mientras la arena est corriendo. Cuando la arena deje de fluir, cierre la vlvula.

Determine la masa del aparato con la arena restante, regstrela y calcule la masa de la arena utilizada.

Determine y registre la masa del material hmedo que se extrajo del orificio de prueba. Cuando se requiera correcciones del material de mayor tamao, determine la masa de este material en la malla apropiada y regstrela, teniendo cuidado de prdidas de humedad. Cuando se requiera, efecte las correcciones apropiadas para el material de mayor tamao utilizado.

Mescle el material cuidadosamente y obtenga un espcimen representativo para determinar el contenido de humedad, o en todo caso, utilice una muestra completa.

Determine el contenido de humedad.

6. CLCULOS

Laboratorio: Promedio:

Resumiendo en una tabla. 1 Determinacin2 Determinacin

In-situ:

Determinacin del contenido de humedad:

Solucin:

Calculo del volumen del orificio de prueba:

Calculo del peso seco del material extrado del orificio de prueba tal como sigue:

Calculo de la densidad hmeda y seca in-situ del material ensayado de la siguiente manera:

7. CONCLUSIONESEl presente ensayo nos da informacin que grado de compactacin tiene el suelo y si est en un rango aceptable (generalmente entre 95 % y 105%) si los resultados estn por debajo de 95% entonces se dir que al suelo le falta compactacin y si est por encima, quiere decir que algo est mal y se tendr que tomar medidas correctivas necesarias. 8. RECOMENDACIONES

Se debe hacer el ensayo con las debidas precauciones y medidas de aproximacin correspondientes, debido a que de los resultados depende la compactacin en mayor grado o no de un suelo sobre todo en carretera, lo cual influye econmicamente en el costo de las obras.

Se debe tener cuidado en la recogido de la muestra de campo y su traslado lo ms inmediato posible al laboratorio para evitar propiedades como humedad y otros. Del mismo modo tratar de recoger la arena graduada sin mezcla del suelo, porque la misma servir para otros ensayos similares.

9. ANEXOS