Manual de Ensayos de Materiales para Carreteras MTC E1107-1999 Pág. 1

CONTENIDO DE CAL DE MEZCLAS SUELO-CAL NO CURADAS

MTC E1107-1999

1. OBJETO

Este método cubre la determinación del contenido de cal en mezclas de suelo-calmuestreadas de una obra en construcción.

2. USOS Y SIGNIFICADO

2.1 Este método de ensayo sirve para definir contenidos de cal en obra, chequear el

cumplimiento de requisitos especificados y la eficiencia del control de calidad aplicado.

2.2 También sirve para que los productos de mezclas de suelo-cal lo usen, en ladeterminación del contenido de cal, con el propósito de controlar la producción.

3. APARATOS

3.1 Balanza. Que tenga capacidad de 1000 g o más y una sensibilidad de 0.05 g o

menos.

3.2 Elementos de cristal. Un cilindro graduado de 25 ml, y un matraz Erlenmeyer de

250 ml y goteros medicinales.

3.3 Elementos plásticos. Un recipiente de 1.91 l de polietileno con tapa a presión; un

embudo plástico de 300 mm (12”) de diámetro; botellones de 19 l (5 galones) depolietileno para cloruro de amonio y agua destilada o desmineralizada.

3.4 Soporte para bureta. Para sostener buretas de 25 ml.

3.5 Agitador. Puede ser magnético o cualquier otro aparato equivalente.

3.6 Barra agitadora. De acero inoxidable, con 300 mm (12”) de longitud.

3.7 Indicador de pH. Suministro de papel indicador de pH o un pH-metro con un

campo de aplicación entre valores 10 y 14.

3.8 Tamiz. De 4.75 mm (N° 4)

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4. REACTIVOS

4.1 Solución de cloruro de amonio, 100 g/l. Se deposita en un botellón plástico 1893

g de cloruro de amonio granular (NH, Cl) y se disuelve en cerca de 7.5 a 11.41 deagua desmineralizada, para hacer 18.9 l. Se procede a mezclarlos bien.

4.2 Solución EDTA (0.1 M) Disuélvanse 74.45 g de polvo de un reactivo de gradodisódico (dimitriletileno) tetracetato bihidratado (Na2C10H14N2O82H2O), en cerca de l deagua destilada o desmineralizada tibia en un vaso. Enfríese a la temperaturaambiente, transfiérase cuantitativamente en volumen a un matraz de 2 l, y llénesehasta la marca con agua desmineralizada o destilada. Almacénese en una botella depolietileno.

4.3 Solución de hidróxido de sodio, 500 g/l. Con agitación permanente, añádanse

cuidadosamente 500 g de gránulos de hidróxido de sodio reactivo (NaOH), a 600 mlde agua destilada o desmineralizada, hasta su disolución y déjese enfriar atemperatura ambiente. Dilúyase hasta un libro con agua destilada o desmineralizada.Almacénese en una botella plástica. Dilúyase para su uso en proporción 1 + 1, enagua destilada o desmineralizada.

4.4 Solución de triaminoetanal, 200 g/l. Disuélvanse 100 ml de triaminoetanol reactivo

(HOCH2CH2)3N en 200 ó 300 ml de agua desmineralizada y destilada en un vaso,dilúyase hasta 500 ml en un cilindro graduado, mézclese bien y almacénese en unabotella plástica.

4.5 Polvo indicador azul de hidróxido de naftol.

5. PREPARACIÓN DE LA CURVA DE CALIBRACION

5.1 Del suelo y la cal utilizados en la construcción, prepárense tres series de muestras

duplicadas a la humedad de diseño y que contengan las siguientes cantidades de cal:

• Serie 1: con el 75% del contenido de cal de diseño• Serie 2: con el 100% del contenido de cal de diseño• Serie 3: con el 125% del contenido de cal de diseño

5.2 Para cada una de ellas, calcúlense las cantidades de suelo, cal y agua como

sigue:

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Ws = 5/ /1+ M/100) (1 + L/100)Wr = (R/100) x Ws

Wf = Ws - Wr

WL = /L/100) x Ws

Vw = M/100 (Ws + We)

Donde:

Ws = Peso seco total de suelo, en g.Wr = Peso del material retenido en el tamiz de 4.75 mm (N° 4), en g.Wf = Peso del material pasante por el tamiz de 4.75 mm-We = peso de cal, en g.Vw = Volumen de agua en ml.M = Humedad de diseño, % del peso seco del sueloL = Contenido de cal, % de peso seco del sueloR = % de suelo retenido en el tamiz de 4.75 mmS = Peso de la muestra; 300 g cuando el 100% del suelo pasa el tamiz de 4.75

mm; 700 g cuando parte del suelo es retenido en dicho tamiz

5.3 Mézclese el suelo y la cal fuertemente hasta obtener un color uniforme. Añádase

el agua y mézclese hasta uniformar la humedad.

5.4 Para suelos con 100% pasante por el tamiz de 4.75 mm, titúlese cada muestra de

300 g, como se describe más adelante. Después de trituradas las seis muestras,dibújese un gráfico que muestre ml de solución EDTA versus porcentaje en peso decal, usando las cifras promedio de las series 1, 2 y 3.

5.5 Para suelos con material retenido en el tamiz de 4.75 mm, tamícese fuertemente

cada muestra de 700 g sobre dicho tamiz, hasta que el material retenido esté limpio departículas más pequeñas adheridas. Mézclese el material pasante y pésenseporciones de 300 g, las cuales se titularán como se describirá. Después de titular lasseis muestras, dibújese un gráfico que muestre ml de solución EDTA, usando las cifraspromedio de las series 1, 2 y 3, versus gramos de cal, Wl300 que se calcula así:

er

I300 x W) W- (700

300 W

=

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6. ENSAYO DE MUESTRAS

6.1 Durante la construcción, tómense muestras representativas de la mezcla de suelo-

cal. Ensáyense inmediatamente o colóquense en recipientes plásticos con tapa yensáyense dentro de las 8 horas después de terminada la mezcla.

• Para suelos que pasan completamente por el tamiz de 4.75 mm, pésenseporciones de 300 g y titúlese como se describe en el numeral 7.

• Para suelos con material retenido en el tamiz de 4.75 mm, pésense muestras de700 g. Tamícense sobre el tamiz de 4.75 mm, hasta que todo el material retenidoesté libre de pequeñas partículas adheridas. Pésese y anótese como W/few todo elmaterial que pase por el tamiz.

Mézclese todo el material que pasó el tamiz y pésense 300 g por porción y titúlesecomo se describe en el numeral 7.

7. TITULACION

7.1 Colóquense cada muestra de 300 g en un recipiente de polietileno de 1.9 l y

añádanse 600 ml de solución de NH4Cl. Colóquese la tapa y agítese el recipientedurante 2 minutos (± 2 segundos). Déjese que la mezcla se sedimente por 4 minutos ±2 segundos.

Con una pipeta, extráiganse 10 ml alícuota de la solución de la parte superior ydeposítense en un Erlenmeyer de 250 ml, añadiendo 100 ml de agua destilada odesmineralizada. Mientras se mezcla fuertemente con un agitador magnético,añádanse gotas de solución de NaOH, hasta que se obtenga un pH entre 13.0 y 13.5,medido con el papel indicador o con el pH-metro aprobado. (Úsese una barraagitadora para transferir las gotas de solución al papel indicador). Añádanse 4 gotasde solución de triaminoetanol y entonces añádanse alrededor de 0.2 g de polvoindicador. Mientras la solución se agita, con un agitador magnético, titúlense consolución EDTA a un punto final de azul puro, y anótese la cantidad de mililitros.

8. CALCULOS

8.1 Si el 100% del suelo pasa por el tamiz de 4.75 mm, léase el contenido de cal en

peso seco, directamente de la curva de calibración correspondiente a los resultados dela titulación de ml de solución EDTA para la muestra de ensayo.

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8.2 Si el suelo contiene material retenido sobre el tamiz de 4.75 mm, léanse gramos

de cal de la curva de calibración correspondiente a los resultados de la titulación en mlde solución EDTA para la muestra del ensayo.

Calcúlense los valores A y B como sigue:

A = (W/few/300) x Wl300

B = 700 [ 1 + (w/100) ]

Donde:

A = Peso de cal en la muestra de 700 g, en g.B = Peso de suelo y cal en la muestra de 700 g, en g.W/few = Peso de suelo que pasa el tamiz de 4.75 mm, en g.WL300 = Peso de cal leído de la curva de calibración, en g.w = Humedad de diseño, en %. Entonces calcúlese L, el porcentaje de cal por

peso seco de la muestra total, así:

100 x A)- (B

A L

=

Las variaciones de la humedad tendrán un ligero efecto sobre la exactitud del ensayo.Las correcciones por variaciones de la humedad, pueden calcularse de la siguienteforma:

+

+

+

=

) W (W

V 1

100w

1

L'

ef

w

1

Donde:

L’ = Porcentaje de cal corregido por variación de la humedadL = Porcentaje de cal determinado del ensayo de la muestraW1 = Humedad de la muestra de ensayo determinado de una porción

separada de material que pasa el tamiz de 4.75 mm.Vw’Wf y We = Son las cantidades calculadas de acuerdo con el numeral 5, para la

serie 2.

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9. PRECISION Y TOLERANCIAS

9.1 Al utilizar este método, se estima que el 95% de todos los resultados de ensayo

caerán dentro de ± 0.34% del verdadero contenido de cal para una mezcla particular.No se puede hacer enunciado alguno para el promedio de más de un ensayo encualquier laboratorio.

9.2 La precisión del método de ensayo en ml de solución EDTA es de 0.34aproximadamente, para cálculos de datos procedentes de mezclas de contenidos decal conocidos.

Sobre la base de un pendiente promedio de calibración igual a 2.6, la precisión delporcentaje de cal podría ser 0.13.

10. REFERENCIAS NORMATIVAS

ASTM D 3155