cono de arena

5/13/2018 Cono de Arena - slidepdf.com

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PRACTICA N3 : DENSIDAD NATURAL POR EL MÉTODO DEL CONO DE ARENA

INTRODUCCION

La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro

conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje. Su evaluación

involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a

la capa de material ya compactado. Este método de conocer el grado de compactación es un

método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del

material extraído de una cala, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactada.

El método del cono de arena

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenasde compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y ladensidad.

Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen delagujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas,no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.).

OBJETIVOS

y Determinar la densidad del suelo usando el método del Cono de Arena.

y Determinar el grado de compactación.

MARCO TEÓRICO

Generalidades

Un suelo natural o compactado requiere la determinación de la densidad in situ. En la mayoría de

los casos, esta determinación se realiza utilizando el método del cono de arena. Otros métodos

son el del balón de goma y equipos nucleares.

Método del Cono de Arena



El cono de arena consiste de un recipiente cilíndrico de metal que continúa hacia abajo con un

doble cono, es decir, simétrico con respecto a la válvula, acompañado de una placa metálica con

una abertura al centro circular de igual diámetro que la base invertida del cono.

En terreno, se excava un agujero de aproximadamente 12-14 cm. de profundidad y un diámetro

igual a la abertura circular de la placa, la que se coloca horizontalmente sobre la superficie. Esta

placa, que tiene rebordes, permite asegurar que no se pierda material en el proceso de

excavación, material que deberá ser pesado para obtener WT; su humedad, w , deberá ser

determinada para obtener el peso total seco WS.

Habiendo determinado el peso del total de la arena normal (W 1), se coloca sobre el agujero

abriéndose la válvula. Una vez que el agujero y el cono inferior se llenan de arena normal, se

determina el peso de la arena no utilizada (W 2), de modo que:

Donde W 3 = peso de la arena para llenar el agujero y el cono inferior.

El volumen del hueco excavado se determina ahora como:

Donde W c = peso de la arena para llenar únicamente el cono inferior.

d (arena) = peso unitario seco de la arena normalizada.

Los valores de W c y d(arena) son determinados a partir de la calibración hecha en laboratorio.

Finalmente, el peso unitario seco del suelo in situ se determina a través del peso unitario húmedo:

Con W T: Peso del suelo húmedo.

V hueco: Volumen del hueco.



Con el contenido de humedad w del material excavado, el peso unitario seco del material es:

MATERIALES Y EQUIPO

y Cono de arena.

y Arena normalizada

y Balanza

y Termómetro.

y Regla metálica para enrase.

y Brocha.

y Placa base.

y Fichas de registro de datos (formato 8.102.9.C del manual de carreteras).

y Pala (para despejar)

y Combo.

y Cincel o punto.

y Brocha.

y Placa base.

y Cono de densidad.

y Bolsas o recipientes. varios para manejo de la muestra y de la arena

Para determinación de resultados finales en laboratorio:

y Equipo de secado (horno 110ºc ± 5).

y Balanza (20 kgs.).

y Recipiente pequeño.



y Vidrio acorde al tamaño del recipiente.

y Termómetro.

y Platillo o bandeja.

y Fichas de registro de datos (formato 8.102.9.C del manual de carreteras).

PROCEDIMIENTO

Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa elcilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las mariposas del cilindroevitando que se mueva, se abre la válvula y se llena el molde con arena hasta que ésta se derrame;se cierra la válvula una vez que ha cesado el movimiento al interior del frasco y se enraza elcilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer presión, se limpia la base con la brocha y sepesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena que dividida entre el volumen delcilindro nos proporcionará el peso volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 vecesdependiendo las varaciones en el peso de la arena.

Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: sepesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), secierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono,cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa elequipo con la arena sobrante.



El siguiente paso es la obtención del peso volumétrico de campo, para ello se pesa el equipo conarena y la cápsula. En el campo, en el lugar en que se realizará la prueba se debe nivelar, colocar laplaca y trazar el diámetro de ésta, se extrae el material procurando evitar perdidas hasta unaprofundidad de 8 a 10 cm. El material extraído deberá colocarse en una bolsa de plástico paraevitar que pierda agua. Después se coloca el cono sobre la base, se cierra la válvula y cuando estélisto se abre la válvula para que fluya la arena dentro de la cala y el cono, cuando se llenen amboselementos, se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante. Se pesa el materialextraído de la cala y de ahí mismo se obtiene una muestra representativa que será pesada paraobtener el contenido de humedad, con estos datos se obtiene el peso específico seco máximo decampo y dividiéndolo entre el peso volumétrico seco máximo de laboratorio nos indica el grado decompactación de campo.

PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN DE LA ARENA DE ENSAYE.

Se determina y registra la densidad aparente de la arena de ensaye expresando el resultado en

grs/cm3, con una aproximación de dos decimales.

Determinación Nº 1 2 3 4 5

Masa arena que llena depos. grs. ma 4.057 4.061 4.094 4.069 4.089

Capacidad volumétr. Depós. cc.Vm 2.747 2.747 2.747 2.747 2.747

Densidad arena grs/cc.

Pa = ma/Vm1,48 1,48 1,49 1,48 1,49

Se determina la densidad de la arena (pA), dividiendo la masa de ésta que llena el depósito por lacapacidad volumétrica del depósito con la siguiente expresión:

pA = mA / VM => 4.076 grs. / 2.747 cm3 =>pA = 1,48 grs/cm3

Determinación de laMasa de Arena que llena el Cono Basal. Se llena el aparato de densidad con

arena y se coloca en la balanza para registrar su masa (mi), aproximando a 1 gr. mi = 9.845 grs.



Se coloca la placa base sobre una superficie plana, firme y horizontal, asentando el aparato dedensidad sobre la placa. (ideal en el piso y colocar una bandeja entre el piso y la placa para noperder arena)

Se abre la válvula y se mantiene abierta hasta que la arena deje de fluir.

Se cierra la válvula. se determina y registra la masa del cono más la arena remanente (mF),aproximando a 1 gr.

mF = 8.113 grs.

Se determina y registra la diferencia entre las masas inicial y final como la masa de arena que llenael cono basal ( mc), aproximando a 1gr.:

mc = mi - mF => 9.845 grs. - 8.113 grs. =>mc = 1.732 grs.

Esta operación se hace 3 veces, y para su aceptación, la diferencia entre los valores extremos de

las tres determinaciones realizadas no deberá exceder de 1,0%, respecto de la medida aritméticade ellas.



MEMORIA DE CALCULO

DENSIDAD DE CAMPO ASTM D-1556

TRAMO

NIVELCANTERA

Nº de prueba

Progresiva

Lado y distancia al eje de la carretera (m)

Espesor promedio compactado(cm)

Profundidaddel ensayo

Volumen del hoyo

Peso de la arena+frasco (gr) 7300

Peso del arena remanente + frasco (gr) 1455

Peso de la arena empleada (gr) 5845

Peso de la arena en el cono y plato 1810

Peso de la arena el hoyo 4035

Densidad de la arena

1.42

Volumen del hoyo 2841.5493

Densidad seca en situ de la muestra total

Peso de la muestra húmeda extraida del hoyo + recipiente (gr) 7145

Peso del recipiente 215

Peso de la muestra húmeda extraída del hoyo 6930

Densidad húmeda en situ 2.4388104

Densidad seca en situ 2.3219545

Contenido de humedad de la fracción fina

Peso de la muestra húmeda + tarro 1315.2

Peso dela muestra seca + tarro 1242.1

Peso del agua 73.1

Peso de tarro 0

Peso dela muestra seca 1242.1

% Humedad dela fracción fina 5.8851944

%Humedad de la muestra total 5.032655

Correción de a densidad seca y contenido de humedad

Peso de la muestra seca extraída del hoyo 6597.948

Peso del material extradimensionado húmedo 1215

Peso del material extradimensionado seco 1200.5929

Peso seca de la fracción fina 5397.3552

% de material extradimensionado 18.196459

% de material de la fracción fina 81.803541

Peso específico del material extradimensionado 2.592



% de absorción del material extradimensionado 1.2

% de humedad de la fracción fina 5.8851944

Densidad seca de la fracción fina 2.2693623

Grado de compactación corregida

Máxima densidad seca de próctor modificado 2.259

% de compactación 100.45871

CONCLUSIONES Si de deja pasar mucho tiempo desde la calibración de los equipos y la arena. Puede que la arena de ensayeadquiera humedad, lo cual variara la densidad de la arena, dando como resultado datos erróneos.

La suciedad de la arena, también puede influir en la mala calibración de la densidad de esta.

RECOMENDACIONES

Hay que ser muy preciso en anotar las cantidades con sus unidades y decimales correspondientes, ya que esmuy fácil calcular equivocadamente.

Se debe contar con los equipos adecuados, y en buenas condiciones, como sus formas geométricas, sinabolladuras, sin perforaciones, el horno con la tº que se requiere, balanzas calibradas, etc. muchosinstrumentos por el excesivo uso se deterioran rápidamente. Por tanto, siempre hay que estar pendiente desus reposiciones, para obtener buenos y exactos resultados.



UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

INGENIERIA CIVIL

CURSO: PRACTICAS DE PAVIMENTOS

ING: HECTOR TINTAYA

NOMBRE: RODRIGO CALLA JIMÉNEZ

HORARIO: JUEVES 1:30 ± 3:30

CUI: 20071146

FECHA DE ENTREGA 01 DE SEPTIEMBRE

AREQUIPA - PERU

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