gua densidad cono arena

8/13/2019 Gua Densidad Cono Arena

http://slidepdf.com/reader/full/gua-densidad-cono-arena 1/21

DETERMINACIÓN ENSAYO DENSIDAD IN SITU MEDIANTE EL CONO DE ARENA

1 GENERALIDADES

La densidad natural de un suelo corresponde al cuociente entre su masa y elvolumen total que la contiene. Para calcular el volumen que ocupa el materialen el terreno se utiliza el Método del Cono de Arena.

Este método establece un procedimiento para determinar en terreno ladensidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto de partculas sea menor oi!ual a "# mm $%&' en un caso y menor o i!ual a ("# mm $)&' en el otro.

Es el método le*os más utilizado. +epresenta una ,orma indirecta de obtener elvolumen del a!u*ero utilizando para ello- una arena estandarizada compuestapor partculas cuarzosas- sanas- no cementadas- de !ranulometra redondeada

y comprendida entre las mallas / (# A01M $%-# mm.' y / 2" A01M $#-"mm.'.

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y as veri,icar los resultadosobtenidos en ,aenas de compactaci3n de suelos- en las que existenespeci,icaciones en cuanto a la 4umedad y la densidad.

Entre los métodos utilizados para obtener la densidad de terreno se encuentranel método del cono de arena $convencional y macrocono'- el del bal3n decauc4o e instrumentos nucleares entre otros.

1anto el método del cono de arena como el del bal3n de cauc4o- utilizan losmismos principios- es decir- obtener la masa del suelo 45medo $M 4' de unapequeña excavaci3n 4ec4a sobre la super,icie del terreno $!eneralmente delespesor de la capa compactada'. 6btenido el volumen de dic4o a!u*ero $7 e'- ladensidad del suelo estará dada por la si!uiente expresi3n8

ρ 4um 9 M4 : 7e $ ! :cm2 '

0i se determina lue!o el contenido de 4umedad $;' del material extrado- ladensidad seca será8

<seca 9 ρ4um : $ ( = ; ' $ ! :cm2 '

2 OBJETIVOS DEL ENSAYE

>eterminar en terreno la densidad de suelos cuyo tamaño máximo absoluto departculas sea menor o i!ual a "# mm $%&' cuando el nivel de densi,icaci3n seacontrolable mediante ensaye Proctor? o menores o i!uales a @# mm $2&'-cuando este sea controlable mediante ensaye de >ensidad +elativa en caso

de usar el cono convencional y menor o i!ual a ("# mm $)&' en caso de usar elmacrocono.



2.1 NORMAS A UTILIZAR

el método se basa en la norma C4 ("() 6,. (B $L7 )%'

APARATOS Y EQUIPOS

A) conos ! !ns"#

a' cono con$!nc"on#%8 es un aparato medidor de volumen- provisto deuna válvula cilndrica de (%-" mm de abertura- que sirve para controlartanto el llenado como el vaciado de un cono de )& de diámetro y )#/ deán!ulo basal. n extremo termina en ,orma de embudo $cono basal' y suotro extremo $boca' se a*usta a un recipiente cilndrico deaproximadamente " litros de capacidad. La válvula debe tener topes quepermitan ,i*arla en su posici3n completamente cerrada o completamente

abierta. El aparato se acompaña de una placa base con una per,oraci3nde diámetro i!ual al diámetro del cono basal

no&# 1' el aparato descrito puede usarse con per,oraciones de ensaye de aproximadamente 2litrosno&# 2' el uso de la placa base ,acilita la ubicaci3n del cono de densidad- proporciona un apoyomás s3lido en suelos blandos y permite reducir perdidas al trans,erir el suelo desde laper,oraci3n al envase

b' (#cocono' es un aparato medidor de volumende ,orma similar aldescrito anteriormente- construido proporcionalmente a una escala

mayor y que utiliza la misma válvula. El diámetro del macrocono es de(%& y su recipiente tiene una capacidad aproximada de 2" litros.Este equipo permite el control de capas de suelo de espesor mayor que%# cm y de 4asta ("# mm $)&' de tamaño máximo absoluto departculas.Este aparato utiliza la misma arena normalizada que el conoconvencional.La densidad de esta arena debe ser calibrada con una medidavolumétrica de altura i!ual al espesor de la capa por controlar

B) !*+s"&o *## c#%",#c"+n ! %# #!n#

a' en el caso del cono convencional- el dep3sito consiste en un recipientemetálico- de ,orma cilndrica- de ()" mm de diámetro interior-impermeable y una capacidad volumétrica entre 2 y 2-" litros.

b' en el caso del macrocono- el dep3sito consiste en un recipiente metálico-también de ,orma cilndrica- de 2## mm de diámetro interior-impermeable y una capacidad volumétrica aproximada de %( litros

- balanzas? una con capacidad de %# D! y resoluci3n de (! cuando se utiliceel cono convencional- y otra de "# D! y resoluci3n de (# ! cuando se use el

macrocono- equipo de secado



- envases? recipientes 4erméticos con tapa- bolsas de polietileno u otrosrecipientes adecuados para contener las muestras y la arena de ensaye

- 4erramientas y accesorios? picota- c4uzo- pala- para despe*ar o alcanzar lacota del punto de medici3n? combo- cuc4illo- martillo- cincel- tamices-poruña- espátula- broc4a- 4uinc4a de medir- para cavar la per,oraci3n de

ensaye? term3metro y placas de vidrio para calibrar los dep3sitos- re!lametálica para enrase- libreta de apuntes y:o ,ic4as de re!istro de datos

2.- MATERIALES #!n# no(#%"## ! !ns#/!

- se compone de partculas cuarzosas sanas- subredondeadas- nocementadas y comprendidas entre % mm y #-" mm. >ebe estar lavada yseca en 4orno a ((# " /C

- para calibrar la arena deben e,ectuase cinco determinaciones de sudensidad aparente empleando la misma muestra representativa- de acuerdo

con %.F.%

- para su aceptaci3n- la di,erencia entre los valores extremos de las cincodeterminaciones e,ectuadas no deberá exceder de (-" G respecto de lamedia aritmética de ellas

2.0 CALIBRACIÓN DE LA ARENA DE ENSAYE

2.0.1 !&!("n#c"+n ! %# c#*#c"# $o%(&"c# !% !*+s"&o

a' coloque el dep3sito limpio y seco sobre una super,icie ,irme y 4orizontal

b' llene el deposito con a!ua a temperatura ambiente y enrase con unaplaca de vidrio- eliminando burbu*as de aire y exceso de a!ua

c' determine la masa de a!ua que llena el dep3sito $m;'- aproximando a (!

d' mida la temperatura del a!ua y determine su densidad $<;'- de acuerdocon 1abla / (

e' determine y re!istre la capacidad volumétrica $7m'- aproximando a (cm2- dividiendo la masa de a!ua que llena el dep3sito por su densidad8

7m 9 m; : <;

1abla / (>ensidad del a!ua en ,unci3n de la temperatura

T!(*!#&#34 C)

D!ns"#35 6c(-)

# #-@B

( #-2

% #-B

2 #-

F (-#####

" #-) #-B



B #-2

@ #-@@

#-@(

(# #-B2

(( #-)2

(% #-"%(2 #-F#

(F #-%B

(" #-(2

() #-@B

(B #-@@#

(@ #-@)%

( #-@F2

%# #-@%2

%( #-@#%

%% #-B@#%2 #-B")

%F #-B2%

%" #-B#B

%) #-)@(

%B #-)"F

%@ #-)%)

% #-"B

2# #-")" Huente8 C4 ("2% 6,. (@#.

2.0.2 !&!("n#c"+n ! %# !ns"# #*#!n&! ! %# #!n# ! !ns#/!

a' llene el aparato de densidad con la arena de ensaye- evitando cualquierderrame de ésta

b' coloque el dep3sito limpio y seco en una super,icie plana- ,irme y4orizontal? monte sobre él la placa base y posicione el aparato dedensidad sobre la placa

c' abra la válvula y mantén!ala abierta 4asta que la arena de*e de ,luir.d' cierre la válvula. +etire el aparato de densidad- la placa base y el exceso

de arena. Enrase cuidadosamente con una re!la metálica- evitando

producir vibraci3n. na vez e,ectuado el enrase- asiente la arena dando!olpes suaves en el manto del dep3sito

e' determine la masa de arena que llena el dep3sito $ma'- aproximando a (!

,' determine la densidad de la arena $<a'- dividiendo la masa de ésta quellena el dep3sito por la capacidad volumétrica del dep3sito $vd'8

<a 9 ma : vd

!' e,ect5e esta operaci3n cinco veces. Para su aceptaci3n la di,erenciaentre los valores extremos de las cinco determinaciones realizadas no

deberá exceder de (-" G respecto de la media aritmética de ellas. >e nocumplirse esta condici3n- repita el ensaye.



2.8.1 !&!("n#c"+n !% $o%(!n ! %# *!9o#c"+n

a' seleccione y prepare la super,icie del punto por controlar- nivelándola si,uese necesario para conse!uir un buen asentamiento

b' coloque la placa base sobre la super,icie preparada

c' proceda a excavar dentro de la abertura de la placa base- iniciando laexcavaci3n con un diámetro menor a ésta y a,inando lue!o 4acia losbordes. La pro,undidad de la excavaci3n debe ser similar al espesor dela capa de control

no&# 08 al e*ecutar la excavaci3n de debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo-especialmente en suelos !ranulares

d' coloque todo el suelo excavado en un envase o bolsa- el cual debecerrar 4erméticamente para conservar la 4umedad del suelo y evitarposibles pérdidas de material o contaminaci3n

no&# 8' en el caso que al e*ecutar una per,oraci3n se encuentre una o más partculas cuyostamaños máximos absolutos excedan los valores indicados en ((.( $ "# 3 ("# mm se!5ncorresponda'- éstas no serán devueltas a la excavaci3n- debiéndose determinar su masa yvolumen se!5n método xxxx para restar lue!o dic4os valores a las respectivas medidas deterreno

e' determine y re!istre la masa del aparato de densidad con el total dearena $mti'- aproximando a (!. Asiente el aparato de densidad sobre laplaca base- abra la válvula y ciérrela una vez que la arena 4a de*ado de,luir

,' determine y re!istre la masa del aparato más la arena remanente $mt , '-aproximando a (!

!' determine y re!istre la masa de arena contenida en la per,oraci3n deensaye $mp'- aproximando a (!

mp 9 $mti I mt, ' I mc

4' recupere la arena de ensaye y dé*ela en un envase aparte para suposterior acondicionamiento. Previo a su nueva utilizaci3n- ésta debecumplir con los requisitos establecidos en %.2

i' el volumen de la per,oraci3n de ensaye $7p' se calcula como8

7p 9 mp :<a

donde8 7p 8 volumen de la per,oraci3n de ensaye $cm2' mp 8 masa de arena contenida en la per,oraci3n de ensaye $!' <a 8 densidad aparente de la arena normal de ensaye $!:cm2'

2.8.2 !&!("n#c"+n ! %# (#s# s!c# !% (#&!"#% !:&#;o ! %#*!9o#c"+n ! !ns#/!

a' inmediatamente después de extraer todo el material de la per,oraci3n deensaye- determine y re!istre su masa 45meda $m4'- aproximando a (!.Envase en ,rascos o bolsas- 4erméticamente a ,in de conservar su

4umedad y evitar posibles pérdidas de material o contaminaci3n



b' extrai!a una muestra representativa de este material- del tamañoindicado en 1abla / % para suelos cuyo tamaño máximo absoluto departculas no superen los "# mm y sean controlados con el conoconvencional

En el caso de suelo de tamaño máximo absoluto de partculas de 4asta ("#mm $)&' y que- por lo tanto- deban controlarse por el macrocono- considere unamasa mnima de muestra de %F D! para la determinaci3n de la 4umedad

En el caso de suelos naturales de tamaño máximo mayores que @# mm $2&' ymenores o i!uales que ("# mm $)&'- controlados con el macrocono- considerepara la determinaci3n de la 4umedad una masa mnima de muestra de 2) D

1abla / %

Masa mnima de muestra para determinar la 4umedad

en suelos de tamaño máximo absoluto menor o i!ual que "# mm $%&'

1amaño máximo absoluto departculas

$mm'

Masa mnima de muestra

$!'

8< -.<<<

28 1.<<<

12=8 >8<

8 8<<

2 1<<

<=8 1<

c) !&!("n! %# ?(!# 3@) ! %# (!s&# !n %#,o#&o"o.

no&# ' en suelos en que predominan las partculas !ruesas es recomendable determinar la4umedad sobre el total del material extrado

2. EPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

2..1 !&!("n#c"+n ! %# (#s# s!c# !% (#&!"#% !:&#;o ! %#*!9o#c"+n ! !ns#/!



>etermine la masa seca del material extrado de la per,oraci3n de ensayemediante la expresi3n8

ms 9 m4 : $( = ; : (##'

donde8

ms 8 masa seca del material extrado de la per,oraci3n de ensaye $!'

m4 8 masa 45meda del material extrado de la per,oraci3n de ensaye $!'-sin incluir las partculas de tamaño superior a "# mm en el caso de

controlarse la densidad mediante el método Proctor modi,icado u @# mmen caso de e,ectuarse mediante el método densidad relativa- se!5ncorresponda.

; 8 4umedad del suelo determinada se!5n método indicado

2..2 !&!("n#c"+n ! %# !ns"# !% s!%o

la densidad seca del suelo se determina mediante la expresi3n8

<d 9 ms : 7p

donde8 <d 8 densidad del suelo seco $!:cm2' ms 8 masa seca del material extrado de la per,oraci3n de ensaye $!' 7p 8 volumen de la per,oraci3n de ensaye $cm2'- sin incluir las partculas de

tamaño superior a "# mm en caso de controlarse la densidad medianteel método proctor modi,icado u @# mm en caso de e,ectuarse medianteel método densidad relativa- se!5n corresponda.

no&# > ' la densidad del suelo puede expresarse también como densidad del suelo 45medo-indicando además la 4umedad correspondiente $;' de acuerdo con la ,3rmula si!uiente8

<4 9 m4 : 7p

donde8

<4 8 densidad del suelo 45medo $!:cm2'

no&# ' combinando las 5ltimas ,ormulas puede expresarse la densidad del suelo seco en

,unci3n de la densidad del suelo 45medo y del porcenta*e de 4umedad- mediante la relaci3n 8

<d 9 <4 : J( = $; :(##'K

donde8

<d 8 densidad del suelo seco $!:cm2'

<4 8 densidad del suelo 45medo $!:cm2'



; 8 4umedad del suelo $G'

2.> INORME

El in,orme debe incluir

a' densidad del terrenob' cualquier in,ormaci3n especi,ica re,erente al ensaye o al suelo en estudioc' la re,erencia a este método

2. OBSERVACIONES

• eneralmente es deseable contar con una arena uni,orme o de

un solo tamaño para evitar problemas de se!re!aci3n- de modo

que con las condiciones de vaciado pueda lo!rarse la mismadensidad- del suelo que se ensaya.

• En el momento de ensayo en terreno- se debe evitar cualquier

tipo de vibraci3n en el área circundante- ya que esto puedeprovocar introducir un exceso de arena en el a!u*ero.

• En suelos en que predominan las partculas !ruesas es

recomendable determinar la 4umedad sobre el total del materialextrado.

2. MFTODO CON EL DENSMETRO NUCLEAR

2..1 5!n!#%"#!s

La determinaci3n de la densidad total 3 densidad 45meda a través de estemétodo- está basada en la interacci3n de los rayos !amma provenientes deuna ,uente radiactiva y los electrones de las 3rbitas exteriores de los átomosdel suelo- la cual es captada por un detector !amma situado a corta distanciade la ,uente emisora- sobre- dentro o adyacente al material a medir.

Como el n5mero de electrones presente por unidad de volumen de suelo esproporcional a la densidad de éste- es posible correlacionar el n5mero relativode rayos !amma dispersos con el n5mero de rayos detectados por unidad detiempo- el cual es inversamente proporcional a la densidad 45meda delmaterial. La lectura de la intensidad de la radiaci3n- es convertida a medida dedensidad 45meda por medio de una curva de calibraci3n apropiada del equipo.

Existen tres ,ormas para 4acer las determinaciones8

!&o"s*!s"+n=&#ns("s"+n "!c&# /

co%c?+n ! #"!=



entre!ando resultados satis,actorios en espesores aproximados de "# a 2##mm $Hi!ura / ('

Estos métodos son 5tiles como técnicas rápidas no destructivas siempre ycuando el material ba*o ensaye sea 4omo!éneo.

"5# N4 1M&oos ! !ns#/o.

Huente8 Manual de compactaci3n CA1.- (#.

2..2 c#%",#c"+n !% !7"*o

A) c$#s ! c#%",#o'

Estas se establecen determinando la raz3n de conteo nuclear de cada uno de

varios materiales de densidades conocidas- trazando la raz3n de conteo contradensidad y a*ustando una curva a través de los puntos resultantes. El métodousado para establecer la curva- es el mismo que se usa para determinar ladensidad in situ. La densidad de los materiales usados para establecer lacurva $como por e*emplo bloques de !ranito- aluminio- ma!nesio- caliza- etc.'-deben ser uni,ormes y variar dentro de un ran!o de densidades que incluya ladel suelo a medir.

Las curvas de calibraci3n deberán c4equearse si el equipo esta reciénadquirido o si los resultados de los ensayos de rutina se estiman que seaninexactos. 0i se utiliza el método del cono de arena para c4equear la curva decalibraci3n- se compara el promedio de por lo menos " mediciones con elinstrumento nuclear y una con el cono de arena en exactamente la mismaposici3n en terreno.

0i la densidad de cada uno de los ensayes de comparaci3n determinados porel cono de arena vara menos de #-#@ !:cm2 de la densidad determinada por elinstrumento nuclear y si el promedio de los ensayes del cono de arena di,ieremenos de #-#2% !:cm2 del promedio de las mediciones nucleares- no esnecesario 4acer a*ustes a la curva de calibraci3n.



Por el contrario- si el promedio de las determinaciones de densidad por el conode arena esta a más de #-#2% !:cm 2 por sobre 3 ba*o del promedio de lasmediciones nucleares- los ensayes si!uientes deben ser a*ustados en el montode la di,erencia de los promedios- trazando as una curva de calibraci3ncorre!ida- que será paralela a la ori!inal.

B) *!c"s"+n'

La precisi3n $P' del sistema esta determinada por la !radiente de la curva decalibraci3n y la desviaci3n estándar de los rayos !amma detectados en cuentaspor minuto $CPM'- mediante la si!uiente expresi3n8

P 9 0 : mdonde8 0 8 desviaci3n normal $CPM'

m 8 !radiente $CPM:D!:m2'

0e determina la pendiente de la curva de calibraci3n en el punto (B)# D!:m 2 enCPM por D!. por m2. Lue!o se determina la desviaci3n normal de (# lecturasrepetitivas de ( minuto- cada una tomadas en un mismo punto- en un material

que ten!a una densidad de (B)# ± @# D!:m2. 0i el valor resultante $P' es

menor que %# D!:m2- el equipo se considerará en estado 3ptimo.

C) no(#%"#c"+n'

Cada da de uso y cuando las medidas de los ensayos sean dudosas- sec4equeará la operaci3n del equipo con un patr3n de re,erencia provisto concada medidor.

Lue!o de emplear un tiempo de estabilizaci3n para el equipo de acuerdo a lasinstrucciones del ,abricante- se realizan por lo menos F lecturas repetitivas de (minuto cada una sobre el patr3n de re,erencia.

Los lmites de aceptaci3n están dados por la expresi3n8

s 9 o ± (-) √ o

donde8 s 8 cuenta medida al c4equear la operaci3n sobre el patr3n de re,erencia o 8 cuenta establecida previamente en el patr3n de re,erencia $promediode (# lecturas'

2..- c"&!"os ! !$#%#c"+n

Los criterios de evaluaci3n serán8- si la media de las lecturas repetitivas esta ,uera de los lmites de

aceptaci3n- se repite el c4equeo-



- si el se!undo c4equeo cumple con los lmites de aceptaci3n- el equipo seconsiderará en condiciones satis,actorias-

- si el se!undo c4equeo no cumple con los lmites establecidos- deberác4equearse la curva de calibraci3n-

- si el c4equeo de la curva de calibraci3n muestra que no 4ay cambios

si!ni,icativos en ella- se deberá e,ectuar un nuevo conteo de re,erencia $ o'y

- si el c4equeo de la curva de calibraci3n muestra que no 4ay di,erenciassi!ni,icativas- reparar y recalibrar el instrumento.

2..0 !&!("n#c"on!s

2..0.1 (&oo !&o"s*!s"+n

") !7"*o n!c!s#"o.

-,uente !amma emisora de is3topos radiactivos- encapsulada y sellada.

- dispositivo de lectura- el cual normalmente contiene la ,uente de alto volta*enecesaria para operar el detector y una ,uente de ba*o volta*e para operar eldispositivo de lectura y equipos accesorios.

- detector !amma.- patr3n de re,erencia- de densidad uni,orme e invariable- para c4equear la

operaci3n del equipo.

- ca*as de construcci3n s3lida que deberán estar provistos los instrumentosmencionados- de modo de prote!erlos de la 4umedad y del polvo.

-4erramientas y accesorios. Plana o escobilla para empare*ar la super,iciedel terreno.

"") *oc!"("!n&o

0e selecciona un lu!ar de ensaye donde el medidor quede ubicado a más de("# mm de distancia de cualquier proyecci3n vertical.

El lu!ar a ensayar- deberá ser removido de todo material suelto y dis!re!ado.El área 4orizontal será la necesaria para acomodar el medidor- aplanándola

4asta de*arla lisa de modo de obtener el máximo contacto entre el medidor y elárea a ensayar. El máximo 4ueco por deba*o del medidor no podrá exceder los2 mm.- en caso contrario- se rellenará con arena ,ina para empare*ar lasuper,icie.

Hinalmente- se asienta y estabiliza el medidor para tomar una o más lecturasde ( minuto cada una $Hi!ura %'.

""") !:*!s"+n ! !s%&#osI determinar la densidad 45meda in situ utilizando la curva de calibraci3npreviamente establecida.

O,s!$#c"on!s'



- La densidad determinada- no es necesariamente el promedio de lasdensidades en el interior del volumen envuelto en la medici3n.

- El equipo utiliza materiales radiactivos que pueden ser peli!rosos para lasalud de los operarios a menos que se tomen las precauciones adecuadas.

-Los resultados obtenidos pueden ser a,ectados por la composici3n qumica-la 4etero!eneidad o la textura de la super,icie del material medido $e*emplo8materiales or!ánicos con alto contenido de sal'.

- La colocaci3n del medidor en la super,icie del material a medir- es crticapara la exitosa determinaci3n de la densidad. La condici3n 3ptima es elcontacto total entre la super,icie del medidor y la del material ba*o ensaye.Como esto no es posible en todos los casos- para corre!ir lasirre!ularidades de la super,icie- se utiliza una arena ,ina o material similar.El espesor del relleno no deberá exceder los 2 mm y el área total rellenadano debe ser mayor que el (#G del área de la base del medidor.

- Al momento de la medici3n- no debe 4aber otra ,uente de radiaci3n cercana

al medidor que pueda alterar los resultados.

2..0.2 (&oo &#ns("s"+n "!c&#

Lo que vara con respecto al método anteriores que la ,uente emisora o eldetector pueden ser alo*ados dentro de una sonda que se inserta enincrementos de "# mm.- en un a!u*ero 4ec4o con anterioridad en el material amedir. La sonda al ser removida a la marca de pro,undidad deseada- deberáquedar en ntimo contacto con la pared del a!u*ero al momento de realizar laslecturas.

2..0.- (&oo co%c?+n ! #"!

0e di,erencia de los métodos anteriores en que el equipo medidor se colocasobre unos soportes o espaciadores que producen un espacio vaco $colc43nde aire' entre la base del medidor y el área de la super,icie de terreno aensayar. 0e requiere además tomar una o más lecturas en la posici3n deretrodispersi3n para c4equear las mediciones.



"5# N4 2D!ns;(!&o nc%!# Huente8 ELE nternacional Ltda.

2.1< OTROS MFTODOS PARA DETERMINAR LA DENSIDAD IN SITU

2.1<.1 (&oo !% ,#%+n ! c#c?o

A través de este método- se obtiene directamente el volumen del a!u*erode*ado por el suelo que se 4a extrado. Por medio de un cilindro !raduado- selee el volumen de a!ua bombeado que llena la cavidad prote!ida con el bal3nde cauc4o que impide la absorci3n del a!ua en el terreno.Como venta*a- este método resulta ser más directo y rápido que el cono dearena- pero entre sus desventa*as se encuentran la posibilidad de ruptura delbal3n o la imprecisi3n en adaptarse a las paredes del a!u*ero- producto decavidades irre!ulares o proyecciones a!udas lo que lo 4acen poco utilizado.

2.1<.2 (&oo !% !ns;(!&o ! (!(,#n#

Aplicable a suelos donde predomina la !rava media y !ruesa. na veznivelada la super,icie- se coloca un anillo metálico de diámetro aproximado de %m y se procede a excavar el material que encierra el anillo en una pro,undidadaproximada de 2# cm.

na vez removido el material- se coloca una membrana plástica que se adaptaper,ectamente al interior del anillo y al ,ondo de la !rava. Esta membrana sellena con a!ua- re!istrando el volumen que llena la cavidad y quecorresponderá al volumen de material extrado.

2.1<.- (&oo (!"#n&! ,%o7!s



0e utiliza para determinar la densidad de suelos co4esivos en estado natural-en suelos compactados y suelos estabilizados- donde se determina el peso yvolumen de muestras en estado inalterado. Estas muestras son extradascuidadosamente mediante un cuc4illo o espátula y son recubiertas con para,inas3lida. >e la pared de la excavaci3n se extrae una muestra representativa para

determinar el contenido de 4umedad. La muestra no perturbada- se pesa y sedetermina su volumen al depositarla dentro de un si,3n- leyendo en un cilindro!raduado el volumen de a!ua desplazado al cual se le debe restar el volumende para,ina que recubre la muestra para lo cual es necesario saber la densidadde ésta. En la tabla de la 1abla / 2 se señalan los vol5menes mnimo demuestra se!5n el tamaño máximo de partculas del suelo.

1abla / 2

7olumen mnimo de muestra se!5n tamaño máximo de partculas

T#(#Ho (:"(o !*#&;c%#s3 (( )

Vo%(!n (;n"(o ! %# (!s&#3c(-)

" B"#

(# ("##

%" %###

"# 2###

@# F###

Huente8 eotecnia L7.(2

#) D!ns;(!&o nc%!#



,) G!o G#5!

"5# N4 -E7"*os *## !&!("n# %# !ns"#

7E+0>A> >E 7ALPA+A06E0CELA >E EE+A >E LA C601+CC6

LAN6+A16+6 >E MECACA >E 0EL60

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE ARENA Y DENSIDAD IN SITUProyecto 8bicaci3n 8>escripci3n del suelo 8Hec4a de muestreo8 Hec4a de ensayo8

D!ns"# #*#!n&! s!%&# ! %# #!n# 3DAS)>eterminaci3n / ( % 2 F "

Masa del molde $!'

Masa del molde = arena $!'

7olumen del molde $cm2'

>ensidad aparente suelta $ >A0' $!:cm2

'>ensidad aparente suelta promedio >A0 $!:cm2'



C#%",#c"+n !% cono ,#s#% 3(c)>eterminaci3n / ( % 2

Masa del aparato de densidad lleno de arena $!'

Masa del aparato con arena remanente $!'

M. arena en el cono y espacio de la placa base $!'

Masa arena en el cono basal promedio mc $!'

D!&!("n#c"+n !% con&!n"o ! ?(!# !% s!%o !:&#;o !n &!!noEnsayo / ( % 2 F "

Masa recipiente = suelo 45medo $!'

Masa recipiente = suelo seco $!'

Masa recipiente $!'

Masa suelo seco $!'

Masa a!ua $!'

Contenido de 4umedad $ G '

D!&!("n#c"+n !ns"# ! &!!no

Ensayo / ( % 2 F "Masa suelo 45medo removido $!'

Masa del cono lleno de arena $!'

Masa del cono con arena remanente $!'

7olumen del suelo $ cm2 '

>ensidad 45meda del suelo $!:cm2'

>ensidad seca del suelo $!:cm2'

INTRODUCCIÓN

La compactaci3n es el término que se utiliza para describir el proceso de densi,icaci3n de

un material mediante medios mecánicos? el incremento de densidad se obtiene al disminuir

el contenido de aire en los vacos en tanto se mantienen el contenido de 4umedad

aproximadamente constante.

En la práctica- de compactaci3n se realiza con ,recuencia sobre los materiales que seutilizan para rellenos en la construcci3n de terraplenes- pero también puede realizarse in

situ con suelos naturales en proyectos de me*oramiento del terreno.

El principal ob*etivo de la compactaci3n es me*orar las propiedades in!enierOles del

material- tales como8

• Aumentar la resistencia al corte y, por consiguiente, mejorar la

estabilidad de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y

pavimentos.

• Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los

asentamientos.

• Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.



• Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por

congelamiento.

El !rado compactaci3n de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la

densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un proceso de compactaci3n

depende de la ener!a utilizada durante la compactaci3n- denominada ener!a de

compactaci3n- también depende del contenido de 4umedad durante la misma.

Las relaciones tpicas entre la densidad seca. El contenido de 4umedad y la ener!a de

compactaci3n se obtiene a partir de ensayos de compactaci3n en el laboratorio.

La calidad durante un proceso de compactaci3n en campo se mide a partir de un

parámetro conocido como !rado de compactaci3n- el cual presenta un cierto porcenta*e.

0u evaluaci3n involucra la determinaci3n previa del peso especi,ico y de la 4umedad

optima correspondiente a la capa de material ya compactado. Esta método es para

conocer el !rado de compactaci3n- es un método destructivo ya que se basa en

determinar el peso especi,ico seco de campo a partir del material extrado de una muestra-

la cual se realiza sobre la capa de material ya compactado.

OBJETIVOS

• Este método de ensayo se usa para determinar el peso unitario

(densidad de los suelos en el terreno. El empleo del aparato descrito a!uí est"

restringido a suelos !ue contengan partículas no mayores de #$ mm (%& de

di"metro.

• Aprender a determinar este c"lculo en campo y cuales son ventajas y

desventajas en la aplicación al dise'o o construcción.

• omar decisiones de acuerdo a tipos de de in)ormación !ue se obtengan

en estos laboratorios para ad!uirir experiencia cuando se este reali*ando unaobra de gran magnitud.

MARCO TEORICO

DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO METODO CONO DEARENA 3 ASTM D1880)

na vez que se 4an de,inido los criterios de compactaci3n I en la ,orma de

especi,icaciones técnicas I para las obras en terreno- es necesario utilizar un método para

determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza lue!o de la compactaci3n.

Para obtener estas densidades existen los si!uientes métodos en terreno8

Cono de arena

Nal3n de densidad

>ensmetro nuclear

En esta !ua nos re,eriremos solamente el primero.

El método del cono de arena- se aplica en !eneral a partir de la super,icie del material

compactado- este método se centra en la determinaci3n del volumen de una pequeña

excavaci3n de ,orma cilndrica de donde se 4a retirado todo el suelo compactado $sin

pérdidas de material' ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del 4ueco

cilndrico nos permite determinar la densidad 45meda. >eterminaciones de la 4umedad deesa muestra nos permiten obtener la densidad seca.



El método del cono de arena utiliza una arena uni,orme normalizada y de !ranos

redondeados para llenar el 4ueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio- se

4a determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de

cada que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico.

MATERIALES

1. A*##&o !% cono ! #!n# 8

el aparato del cono de arena consistirá de un ,rasco de aproximadamente un !al3n

$2.B@"lts.' y de un dispositivo a*ustable que consiste de una válvula cilndrica con un

ori,icio de (%.Bmm $(:%&' de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua 4asta

una tapa de ,rasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro. La

válvula deberá tener topes para evitar su rotaci3n cuando este en posici3n completamente

abierta o completamente cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exi!encias

indicadas.

Placa base para su uso esto puede 4acer mas di,cil la nivelaci3n pero permite en el

ensayo abrir a!u*eros de diámetro mayores y puede reducir la perdida de suelo al pasarlodel a!u*ero de ensayo al recipiente- as como también o,recer una base mas constante

para ensayos en suelos blandos. Cuando se usa la placa de base deberá considerarse

como una parte del embudo en el procedimiento de este método de ensayo.

2. A!n#8

La arena que se utilice deberá ser limpia- seca- uni,orme- no cementada- durable y que

,luya libremente. Además deberá tener un coe,iciente de uni,ormidad $>)#:>(#' menor

que % y no contener partculas que queden retenidas en el tamiz de %mm $(#'. >ebe ser

uni,orme y pre,eriblemente de ,orma redondeada o subIredondeada para ,avorecer que

,luya libremente y desprovista de partculas o arena ,ina $menor que %"#m- )#'- para

prevenir se!re!aci3n en almacenamiento o uso- y cambios de peso unitario aparente comoconsecuencia de variaciones en la 4umedad atmos,érica.

Al seleccionar una arena para ser usada- deberá 4acerse- como mnimo- cinco

determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y para que la arena sea

aceptable- no deberá existir entre cada uno de los resultados individuales y el promedio

una variaci3n mayor que el (G del promedio. Antes de usar una arena deberá secarse y

de*arse lue!o en reposo 4asta que obten!a la condici3n de Qseca al aire&- en la zona en

que va a ser usada.

-. B#%#n#s8

na balanza de capacidad de (#R!. S sensibilidad de %!. y otra de capacidad de %##!. ysensibilidad de #.(!.

0. E7"*o *## !% s!c#("!n&o8

Estu,a- 4orno u otro equipo adecuado para secar muestras con el ,in de determinar su

contenido de 4umedad.



8. E7"*o ("sc!%n!o8

Pequeña pica- cinceles y cuc4aras para excavar el a!u*ero de ensayo- cazuela para ,rer

de %%Fmm.$(#&' o cualquier otro recipiente adecuado para secar muestras? canastillas con

tapas- canecas con tapas- sacos de lona u otros recipientes adecuados para que

conten!an las muestras de peso unitario y 4umedad o para el peso unitario de la arena

respectivamente- term3metro- pequeña broc4a de pintura- cuaderno y cartera- etc.

PROCEDIMIENTO

>eterminar el volumen del ,rasco y del con*unto- incluido el volumen del ori,icio de la

válvula de la si!uiente manera8

Pesamos el con*unto del aparato- se coloco el aparato 4acia arriba y se abri3 la válvula-

llenamos el con*unto con el a!ua 4asta la válvula- el recipiente y el a!ua teniendo en

cuenta la temperatura del a!ua.

>eterminar el peso unitario aparente de la arena que va a ser usada en le campo de la

si!uiente ,orma8

Colocamos el aparato vaci3 4acia arriba sobre una super,icie ,irme y a nivel- se cerro la

válvula y llenamos el embudo con arena.

0e procedi3 a abrir la válvula y- manteniendo el embudo con arena por lo menos 4asta la

mitad- llenamos el aparato. 0e cerro la válvula se saco el exceso de arena. 0e peso elaparato con arena y se determino el peso neto de la arena quitando el peso del aparato.

0e determino el peso de la arena necesaria para llenar el embudo.

0e determino el peso unitario del suelo en el sitio en la si!uiente ,orma8

0e preparo el sitio de la super,icie para ser ensayada de tal manera que quede en un

plano a nivel- se coloco la base sobre la super,icie- la cual sirve como !ua- se cavo el

ori,icio del ensayo- dentro de la base- teniendo cuidado de evitar la alteraci3n del suelo que

limita al 4ueco.

0e coloco el aparato invertido sobre la base y se poseda a abrir la válvula y se peso lue!o

el aparto con la arena restante y determnese el peso de la arena usada para el ensayo.Pesamos el material que ,ue removido del 4ueco de ensayo- se saco una muestra de este

material para calcular la 4umedad.

gua densidad cono arena

Documents