DENSIDAD DE CAMPO.docx
-
Upload
janett-de-la-cruz-oliva -
Category
Documents
-
view
64 -
download
1
Transcript of DENSIDAD DE CAMPO.docx
DENSIDAD DE
CAMPO
(Método del cono de arena)
INTRODUCCIÓN
El estudio de mecánica de suelos se desarrolla mediante métodos
empíricos y mediante estudios de laboratorio, con el propósito de poder
saber con precisión las propiedades mecánicas y físicas del suelo,
basados en numerosos ensayos.
Los ensayos de mecánica de suelos tienen como propósito identificar (o
clasificar) el material, determinándole ciertas propiedades físicas y
estableciendo criterios de control sobre el material.
Dentro de los numerosos ensayos en la mecánica de suelos, se
encuentra el de la densidad de campo, para la cual determinaremos la
densidad seca máxima.
La densidad es una medida del estado de empaquetamiento de las
partículas del suelo y para esto la densidad seca es una de las medidas
más apropiadas.
OBJETIVOS
Objetivo principal:
Determinar la Densidad Seca y la Humedad de un suelo
compactado en el campo y verificar el Grado de Compactación del
suelo en el campo.
Objetivo secundario:
Obtener la densidad húmeda y contenido de humedad del suelo
compactado extraído.
Determinar la densidad seca.
Aplicación del método del cono de arena.
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD IN SITU (PESO
VOLUMÉTRICO DE UN SUELO)
Método del Reemplazo de Arena:
Es uno de los métodos más utilizados. Representa una forma indirecta
de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena
estandarizada compuesta por partículas cuarzosas sanas, no
cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las
mallas N° 20 y N° 30.
Materiales y equipos:
-Aparato cono de arena (válvula +embudo compuesto).
-Placa base.
-Arena calibrada (pasa malla N°20 y retenida en la malla N°30).
-Balanza con capacidad superior a 20 kg y 6000 g.
-Estufa.
-Molde patrón proctor modificado.
-Herramientas y accesorios (martillos, cincel, tamices, brochas y regla
metálica)
-Nivel de mano, clavos, martillo, cincel, bolsas plásticas.
Muestra:
Se tomará según lo recomendado por la Norma ASTM.
Tamaño máximo de
las partículas del
suelo (mm)
Tamaño mínimo de
la perforación
(cm3)
Tamaño mínimo de
la muestra para
determinar la
humedad (g)
50 2800 1000
25 2100 500
12,7 1400 250
4,75 700 100
Procedimiento:
1. Se pesó (W2) el molde proctor con su base ajustada y calculamos
el volumen (V) del molde.
2. Se colocó el molde sobre una superficie plana, firme y horizontal
montando sobre éste y cerrada la válvula, la botella ensamblada
con el cono y con suficiente arena como para llenar el proctor más
el cono mayor. Abrir la válvula de pase de la arena y esperar hasta
que el vaciado en el proctor de ésta finalice.
W2=6447g.
V=2123.92 cm3
3. Una vez que la arena ha llenado el molde mas el cono mayor,
retirar con cuidado para luego enrasar el molde proctor y luego
pesarlo (W1). Recoger con cuidado la arena sobrante.
4. Finalmente calculamos la densidad de la arena.
Da=W 1−W 2
V
Da=9458−64472123.92
Por lo tanto la densidad de la arena es: 1,42 g/cm3
Método a utilizar:
Método del cono de arena
Este ensayo proporciona un medio para comparar las densidades secas
en obras en construcción, con las obtenidas en laboratorio,
proporcionadas por el Ingeniero Residente. Para ello se tiene que la
W1= 9458 gr.
densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de
laboratorio. Al comparar los valores de estas densidades, se obtiene un
control de la compactación, conocido como Grado de
Compactación, que se define como la relación en porcentaje, entre la
densidad seca obtenida por el equipo en el campo y la densidad máxima
correspondiente a la prueba de laboratorio.
Equipo de laboratorio
Cono metálico de diámetro 4 pulgadas.
Arena de Ottawa, obtenida anteriormente.
Placa metálica hueca con un diámetro de 4 pulgadas.
Balanza debidamente calibrada.
Pico u otra herramienta punzo-cortante para extraer la arena
compactada.
Bolsas plásticas u otros envases para recoger la muestra.
Procedimiento
1. Antes de iniciar el ensayo, se debe calibrar el equipo de densidad de
campo, para que de esta manera podamos obtener el peso
volumétrico de la arena calibrada y el peso de la misma que queda
en el cono después de ejecutar el ensayo, datos que nos sirven en la
determinación de la densidad de campo.
2. Procedimos a ir a las veredas debidamente compactadas, ubicadas
en la UNSM - Tarapoto.
3. Se coloca la placa y se comienza a hacer una perforación, teniendo
como guía el agujero interior de la placa, a una profundidad de 10 a
12 cm.
4. Abrimos la válvula para dejar pasar la arena la cual remplazará al
volumen extraído del suelo correspondiente a las veredas.
5. Terminada ya de caer la arena al hoyo procedimos a sacarlo y la
cantidad de arena que quedo en el cono de arena se llevo al
laboratorio a pesarlo.
6. Pesamos la cantidad de material extraído de las veredas
compactadas. Las cuales serán analizadas para determinar su
contenido de humedad, su peso volumétrico, y finalmente obtener la
densidad de campo.
DATOS OBTENIDOS
PARA LA DENSIDAD HÚMEDA
Densidad de la arena de Ottawa : Da = 1,42 g/cm3
Peso de la arena antes del ensayo : W cono = 818 g
W cono + muestra = 6510 g
W muestra = 6510 – 818
P = W muestra = 5692 g
Peso para llenar el embudo mayor : W arena cono = 4737 g
W embudo mayor = 6510 – 4737
P’ = W embudo mayor = 1773 g
Peso restante de la arena en el cono : P’’ = W rest = 1316 g
Peso de la muestra húmeda en veredas : Wh = 3347 g
PARA EL CONTENIDO DE HUMEDAD
Peso del tarro : Wtarro = 54 g
Peso del tarro + muestra húmeda : Wtarro + muestra húmeda = 167 g
Peso de la muestra húmeda : W muestra húmeda = 113 g
Peso del tarro : Wtarro = 54 g
Peso del tarro + muestra seca : W tarro + muestra seca = 161 g
Peso de la muestra seca : W muestra seca = 107 g
Peso del agua : Ww = 6 g
Densidad Húmeda
Con el peso de la muestra recuperada y el volumen del agujero,
obtenemos la Densidad Húmeda del suelo, mediante la siguiente
expresión, ya conocida:
ϒh = P/V
Donde: ϒh = Densidad húmeda
P = Peso de la muestra
V = Volumen de la muestra
Entonces haciendo:
V = (P – P’ – P’’)/ Da
V = (5692 – 1773 – 1316)/1,42
V = 1833, 1 cm3
ϒh = 3347/1833,1 → ϒh =1,826 g/cm3
Contenido de Humedad
Así mismo determinamos el contenido de humedad de la muestra
recuperada:
%w = (Ww/Ws) x 100
Donde: w% = Contenido de humedad
Ww = Peso del agua
Ws = Peso de la muestra seca
% w = (6 / 107) x 100
% w = 5, 61 %
%w (proporcionado por el Ingeniero Residente) = 8,5 %
Densidad de campo
Finalmente la densidad seca del suelo la obtenemos mediante la
siguiente expresión:
ϒd = ϒh/ (1 + w%)
Donde: ϒd = Densidad de campo
ϒh = Densidad húmeda
w% = Contenido de humedad
Con nuestro contenido de humedad obtenido:
ϒd = 1,826 g/cm3 / (1 + (5, 61/100))
ϒd = 1, 73 g/cm3
Con el contenido de humedad proporcionado por el Ingeniero Residente:
ϒd = 1,826 g/cm3 / (1 + (8,5/100))
ϒd = 1, 68 g/cm3
Grado de compactación
El grado de compactación de un suelo, se determina de acuerdo a la siguiente
ecuación:
Gc = (ϒd / ϒmáx) x 100
Donde: Gc = Grado de compactación.
ϒd = Densidad seca en el campo.
ϒmáx = Densidad seca máxima obtenida en el
laboratorio.
Con el contenido de humedad brindado:
ϒd = 1, 68 g/cm3
ϒmáx (dato proporcionado por el Ing. Residente) = 1, 87 g/cm3
Gc = (1,68/1,87) x 100
Gc = 89, 84 %
Con el contenido de humedad obtenido en laboratorio:
ϒd = 1, 73 g/cm3
ϒmáx (dato proporcionado por el Ing. Residente) = 1, 87 g/cm3
Gc = (1,73/1,87) x 100
Gc = 92, 51 %
CONCLUSIONES
Concluimos obteniendo el grado de compactación con los datos
brindados por el ingeniero residente Gc = 89, 84 % y con los datos
obtenidos en laboratorio Gc = 92, 51 %, se podría decir que el
suelo, se encuentra en un estado de compactación muy bueno.
La determinación de la densidad del suelo para cierta humedad
que posea en ese instante nos servirá para comparar dicha
densidad con la densidad máxima obtenida en laboratorio.
Este trabajo en lo posible se lo debe realiza con mucha seriedad y
cuidado que exige la misma, para todo tipo de proyectos.
Tanto la compactación, como el control de compactación en la
formación de estructuras para vías de carreteras es de suma
importancia, ya que de ella de pende que se acepte o rechace el
trabajo de compactación en base a los resultados obtenidos que
no están de acuerdo a especificaciones establecidas.
RECOMENDACIONES
Tener cuidado al momento de extraer el material del hoyo, e
inmediatamente ponerlo en un recipiente donde no pueda ocurrir
pérdida de humedad, pues es necesario para obtener el contenido de
humedad, el peso húmedo del suelo, y éstos valores influyen
directamente al momento de obtener la densidad seca in situ.
Es necesario calibrar de manera precisa la densidad de la arena, pues
de éste valor dependerá el correcto cálculo del volumen del hueco.
Es preferible y lógico que cuando se está trabajando en campo se
trabaje con una humedad menor a la humedad óptima, e ir
aumentando agua con equipo adecuado para ello para aproximarse a
la humedad óptima y posteriormente compactar lo suficiente para
obtener una densidad que este acorde a especificaciones
establecidas para dicha obra.
Tanto la compactación, como el control de compactación en la
formación de estructuras para vías de carreteras es de suma
importancia, ya que de ella depende que se acepte o rechace el
trabajo de compactación en base a los resultados obtenidos.
ANEXOS