[ppt]ensayo de materiales - ingenierÍa ciclo … · web viewla compactación favorece adherencia...

ENSAYO DE MATERIALESENSAYO DE MATERIALES1.1. Definición:Definición: Se denomina Se denomina ensayo de materialesensayo de materiales a toda prueba cuyo a toda prueba cuyo

fin es determinar las propiedades mecánicas y químicas de fin es determinar las propiedades mecánicas y químicas de un material para comprobar si cumple o no los estándares un material para comprobar si cumple o no los estándares establecidos y decidir si se usa o no en obra.establecidos y decidir si se usa o no en obra.

2.2. Tipos de ensayos:Tipos de ensayos: Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos: Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos:

2.1 Ensayos destructivos. La parte de material que es sometida 2.1 Ensayos destructivos. La parte de material que es sometida

a ensayo se destruye y, normalmente, se desecha. Ensayos a ensayo se destruye y, normalmente, se desecha. Ensayos

destructivos típicos son el ensayo a tracción del que se destructivos típicos son el ensayo a tracción del que se

obtiene la curva de comportamiento del material, el de obtiene la curva de comportamiento del material, el de

compresión y el de torsión, para caracterizar compresión y el de torsión, para caracterizar

mecánicamente el sólido.mecánicamente el sólido.

ENSAYO DE MATERIALESENSAYO DE MATERIALES2.2 2.2 Ensayos no destructivos (Ensayos no destructivos (nondestructive testing)nondestructive testing). . Se denomina ensayo no Se denomina ensayo no

destructivo a toda prueba practicada a un material que no altere de destructivo a toda prueba practicada a un material que no altere de

forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o

dimensionales. La porción de material que se somete a ensayo no dimensionales. La porción de material que se somete a ensayo no

se rompe (es demasiado caro romper para comprobar un número se rompe (es demasiado caro romper para comprobar un número

de veces que asegure que se cumple los estándares). El material de veces que asegure que se cumple los estándares). El material

ensayado puede ser usado en obra. ensayado puede ser usado en obra.

Los ensayos no destructivos son muy importantes en los controles Los ensayos no destructivos son muy importantes en los controles

de calidad. Ensayos no destructivos típicos son los de calidad. Ensayos no destructivos típicos son los ultrasonidosultrasonidos, ,

para encontrar grietas profundas, el para encontrar grietas profundas, el ensayo con corrientesensayo con corrientes, para , para

medir a través de las corrientes inducidas el espesor de la pintura medir a través de las corrientes inducidas el espesor de la pintura

en una superficie, y el de en una superficie, y el de campo magnéticocampo magnético, que permite a simple , que permite a simple

vista encontrar grietas superficiales muy pequeñas.vista encontrar grietas superficiales muy pequeñas.

3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

3.1 Definiciones:3.1 Definiciones:3.1.1 3.1.1 Geotecnia: Geotecnia: Conjunto de técnicas que permiten conocer el suelo Conjunto de técnicas que permiten conocer el suelo

para utilizarlo como material de construcción.para utilizarlo como material de construcción. Como material: En caminos, diques, canales, etc.Como material: En caminos, diques, canales, etc.

Como soporte de estructuras: En cimentaciones de Como soporte de estructuras: En cimentaciones de edificacionesedificaciones

Técnicas utilizadas:Técnicas utilizadas: a) Compactación de suelo: Relación Densidad/Humedad, a) Compactación de suelo: Relación Densidad/Humedad,

resistencia, permeabilidad.resistencia, permeabilidad. b) Gradación: Ensayo granulométrico.b) Gradación: Ensayo granulométrico. c) Clasificación de suelos.c) Clasificación de suelos. d) Ensayos de penetración: Resistenciad) Ensayos de penetración: Resistencia e) Ensayo de desgaste. Ensayo con la máquina de los Ángeles.e) Ensayo de desgaste. Ensayo con la máquina de los Ángeles. f) Consistencia y plasticidad: Límites de Atterberg.f) Consistencia y plasticidad: Límites de Atterberg.

3. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..Cont..

3.1.2 Densificación de suelo: Incremento de la densidad 3.1.2 Densificación de suelo: Incremento de la densidad del suelo debido a la disminución de su espacio del suelo debido a la disminución de su espacio poroso. Puede ocurrir de dos maneras:poroso. Puede ocurrir de dos maneras:

a) Consolidación: Proceso natural de disminución a) Consolidación: Proceso natural de disminución del volumen de poros de un suelo.del volumen de poros de un suelo.

b) Compactación: Proceso provocado por la acción b) Compactación: Proceso provocado por la acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse entre sí de forma que aumente la suelo a acoplarse entre sí de forma que aumente la densidad.densidad.

Beneficios de la compactación:Beneficios de la compactación: a) Aumenta la capacidad del suelo para soportar cargas.b) Impide el hundimiento del suelo.c) Reduce la penetración del agua.d) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo.

3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..CONSTRUCCIÓN. Cont..

3.1.3 Relación Densidad – Humedad.3.1.3 Relación Densidad – Humedad.

Si a un suelo seco, de volumen Vi, se le aplica cierta Si a un suelo seco, de volumen Vi, se le aplica cierta cantidad de energía, su volumen se reduce a V1. Si al cantidad de energía, su volumen se reduce a V1. Si al mismo suelo seco de volumen Vi se le aplica cierta mismo suelo seco de volumen Vi se le aplica cierta cantidad de agua y luego se aplica energía (se cantidad de agua y luego se aplica energía (se compacta), su volumen se reduce a V2 de tal manera compacta), su volumen se reduce a V2 de tal manera que:que:

V2 < V1 < ViV2 < V1 < Vi

Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas, facilitando el desplazamiento entre ellas y, partículas, facilitando el desplazamiento entre ellas y, en consecuencia, disminuye el espacio de poros del en consecuencia, disminuye el espacio de poros del suelo.suelo.

3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..CONSTRUCCIÓN. Cont..

Si a un suelo seco se le agrega agua y se aplica energía, en Si a un suelo seco se le agrega agua y se aplica energía, en forma sucesiva, se comprueba que al ir aumentando la forma sucesiva, se comprueba que al ir aumentando la humedad del suelo y compactándolo, la densidad seca va humedad del suelo y compactándolo, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto máximo para el par aumentando hasta llegar a un punto máximo para el par densidad seca máxima-humedad, a partir del cual un densidad seca máxima-humedad, a partir del cual un aumento de la humedad no supone mayor densidad seca, aumento de la humedad no supone mayor densidad seca, sino al contrario una disminución de ésta.sino al contrario una disminución de ésta.

Para cada suelo existe un contenido de humedad que Para cada suelo existe un contenido de humedad que proporciona la máxima densidad seca. A dicho contenido de proporciona la máxima densidad seca. A dicho contenido de humedad se le denomina humedad óptima y es el que se humedad se le denomina humedad óptima y es el que se debe utilizar en obra cuando se va a compactar un suelo.debe utilizar en obra cuando se va a compactar un suelo.

3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…CONSTRUCCIÓN. Cont…

Representación gráfica de la relación Representación gráfica de la relación Densidad/Humedad.Densidad/Humedad.


3.2 Ensayo PROCTOR.3.2 Ensayo PROCTOR.

Proctor, en 1933, desarrolló un ensayo mediante el cual Proctor, en 1933, desarrolló un ensayo mediante el cual demostró que la humedad óptima para la compactación de demostró que la humedad óptima para la compactación de un suelo está entre un 90% y 95% de la humedad de un suelo está entre un 90% y 95% de la humedad de saturación del suelo. Todas las curvas densidad/humedad saturación del suelo. Todas las curvas densidad/humedad tienen como envolvente la curva de saturación del suelo.tienen como envolvente la curva de saturación del suelo.

El ensayo Proctor tiene dos variantes: El ensayo Proctor tiene dos variantes:

a) El ensayo Proctor normal (PN)a) El ensayo Proctor normal (PN)

b) El ensayo Proctor Modificado (PM)b) El ensayo Proctor Modificado (PM)


Ensayo Proctor Normal (PN).

Se usa un molde cilíndrico de 102 mm de diámetro y 122,4 mm de altura. Se rellena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 20 mm, en tres capas sucesivas, añadiéndo una cantidad de agua conocida. A cada capa se le aplican 25 golpes con un martillo de 2,5 Kg que se deja caer desde una altura de 30,5 cm.


Ensayo Proctor Normal (cont…)Ensayo Proctor Normal (cont…)

Conocidos la tara del molde, el peso total del molde, Conocidos la tara del molde, el peso total del molde, el peso del suelo y el de agua, se deseca el conjunto y el peso del suelo y el de agua, se deseca el conjunto y se obtiene el peso seco y la densidad seca para la se obtiene el peso seco y la densidad seca para la humedad añadida. Se repite la operación las veces humedad añadida. Se repite la operación las veces que sean necesarias para obtener suficientes valores que sean necesarias para obtener suficientes valores y elaborar la curva Densidad/Humedad. y elaborar la curva Densidad/Humedad.


Ensayo Proctor Modificado (PM):Ensayo Proctor Modificado (PM):

El procedimiento es el mismo que en el PN, pero varían El procedimiento es el mismo que en el PN, pero varían las dimensiones del equipo. Se utiliza un molde cilíndrico las dimensiones del equipo. Se utiliza un molde cilíndrico de 152,5 mm de diámetro y una altura de 127 mm, el cual de 152,5 mm de diámetro y una altura de 127 mm, el cual se llena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 30 se llena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 30 mm, en cinco capas sucesivas. A cada capa se la aplica 55 mm, en cinco capas sucesivas. A cada capa se la aplica 55 golpes con un martillo de 4,50 Kg, dejándolo caer de 45,7 golpes con un martillo de 4,50 Kg, dejándolo caer de 45,7 cm de altura.cm de altura.


En general; el conocimiento de la condición de densidad de En general; el conocimiento de la condición de densidad de un suelo es importante por su aplicabilidad en aspectos un suelo es importante por su aplicabilidad en aspectos relacionados con el movimiento de tierra, tales como:relacionados con el movimiento de tierra, tales como:

a)a) Excavación en préstamo.Excavación en préstamo.b)b) Relleno impermeable en terraplén.Relleno impermeable en terraplén.c)c) Transporte de materiales.Transporte de materiales.Al respecto se pueden establecer los factores siguientes:Al respecto se pueden establecer los factores siguientes:

Factor de esponjamiento (Fes): Fe = [(Pp/Ps) – 1]*100Factor de esponjamiento (Fes): Fe = [(Pp/Ps) – 1]*100

Factor de encogimiento (Fen): Fen = [1 – (Pp/pt)]* 100Factor de encogimiento (Fen): Fen = [1 – (Pp/pt)]* 100

Pp = peso unitario de material en préstamo (Kg/mPp = peso unitario de material en préstamo (Kg/m33))Ps = peso unitario del material suelto (Kg/mPs = peso unitario del material suelto (Kg/m33).).Pt = peso unitario del material en terraplén compactado (Kg/mPt = peso unitario del material en terraplén compactado (Kg/m33).).

3.3 Clasificación de suelos para la construcción.3.3 Clasificación de suelos para la construcción.

a) a) Clasificación de materiales (Pruebas geotécnicas de Clasificación de materiales (Pruebas geotécnicas de clasificación).clasificación).

a.1) Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).a.1) Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).

Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se distribuye distribuye

el material que pasa el tamiz de 3”. El suelo es fino cuando el material que pasa el tamiz de 3”. El suelo es fino cuando mas del mas del

50% pasa el tamiz Nº 200. Si no es así, el material es 50% pasa el tamiz Nº 200. Si no es así, el material es granular.granular.

3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…Según el SUCS, los suelos granulares se designan con los Según el SUCS, los suelos granulares se designan con los

siguientes símbolos:siguientes símbolos:

Prefijos:Prefijos:

G = Grava: El 50% o más es retenido en el tamiz Nº 4.G = Grava: El 50% o más es retenido en el tamiz Nº 4.S = Arena: Si más del 50% pasa el tamiz Nº 4.S = Arena: Si más del 50% pasa el tamiz Nº 4.

Sufijos:Sufijos:

W = Bien gradado P = Mal gradadoW = Bien gradado P = Mal gradado M = Limoso C = ArcillosoM = Limoso C = Arcilloso

Los suelos finos se designan con los símbolos siguientes:Los suelos finos se designan con los símbolos siguientes:

Prefijos:Prefijos:M = Limo C = Arcilla O = OrgánicoM = Limo C = Arcilla O = OrgánicoSufijos:Sufijos:

L = Baja plasticidad H = Alta plasticidadL = Baja plasticidad H = Alta plasticidad

3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…Nombres típicos de los materiales (Suelos):Nombres típicos de los materiales (Suelos):

Grupo Grupo Nombre típico:Nombre típico:GW: Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino.GW: Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino.GP: Grava mal gradada, mezclas grava-arenas, poco o ningún fino.GP: Grava mal gradada, mezclas grava-arenas, poco o ningún fino.GM: Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.GM: Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.GC: Grava arcillosa, mezclas grava – arena arcillosa.GC: Grava arcillosa, mezclas grava – arena arcillosa.SW: Arena bien gradada.SW: Arena bien gradada.SP: Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino.SP: Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino.SM: Arenas limosas, mezclas arena – limo.SM: Arenas limosas, mezclas arena – limo.SC: Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla.SC: Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla.ML: Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo ML: Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo

arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas.arcillosas.

CL: Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas CL: Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras.gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras.

OL: Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja OL: Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad.plasticidad.

MH: Limos inorgánicos, Suelos limosos o arenosos finos micáceos, MH: Limos inorgánicos, Suelos limosos o arenosos finos micáceos, suelos elásticos.suelos elásticos.

CH: Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.CH: Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.OH: Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos OH: Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos

orgánicos.orgánicos.Pt: Turba y otros suelos altamente orgánicos.Pt: Turba y otros suelos altamente orgánicos.

GrupoGrupo AtributosAtributos Aptitudes según usosAptitudes según usos

GWGW ++++++ ++++++ ++++++ ++++++ Mantos de presas, terraplenes, erosión de canales.Mantos de presas, terraplenes, erosión de canales.

GPGP ++++ ++++++ ++++ ++++++ Mantos de presas y erosión de canales.Mantos de presas y erosión de canales.

GMGM ++++ dd ++++ ++++++ Cimentaciones con flujo de agua.Cimentaciones con flujo de agua.

GCGC ++++ bb ++ ++++ Núcleos de presas, revestimiento de canales.Núcleos de presas, revestimiento de canales.

SWSW ++++++ ++++ ++++++ ++++++ Terraplenes y cimentaciones con poco flujo.Terraplenes y cimentaciones con poco flujo.

SPSP mm ++++ ++++ ++++ Diques y terraplenes de suave talud.Diques y terraplenes de suave talud.

SMSM mm dd ++++ ++ Cimentaciones con flujo, presas homogéneas.Cimentaciones con flujo, presas homogéneas.

SCSC ++++ bb ++ ++ Revestimiento de canales, capas de pavimento.Revestimiento de canales, capas de pavimento.

MLML mm dd mm mm Inaceptable en pavimentos, licuable.Inaceptable en pavimentos, licuable.

CLCL ++ bb mm mm Revestimiento de canales, pero es erodable.Revestimiento de canales, pero es erodable.

OLOL mm dd bb mm No recomendable, máximo si hay agua.No recomendable, máximo si hay agua.

MHMH bb dd dd mbmb Inaceptable en cimentaciones o bases (hinchable).Inaceptable en cimentaciones o bases (hinchable).

CHCH bb bb bb mbmb Inaceptable en cimentaciones (hinchable)Inaceptable en cimentaciones (hinchable)

OHOH bb bb bb mbmb Inaceptable en cimentaciones o terraplenes.Inaceptable en cimentaciones o terraplenes.

Significado de los símbolos de los atributos:Significado de los símbolos de los atributos:

+++ Sobresaliente+++ Sobresaliente++ Muy alto++ Muy alto+ Alto+ Altom Moderadom Moderadod Deficiented Deficienteb Bajob Bajomb Muy bajomb Muy bajoC

arac

terís

ticas

fu

ndam

enta

les

Faci

lidad

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mie

nto

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bra

Per

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bilid

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al c

orte

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pres

ibili

dad

3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…

a.a. Clasificación de materiales (Proebas geotécnicas de identificación). Cont… Clasificación de materiales (Proebas geotécnicas de identificación). Cont…

a.2a.2 Sistema de clasificación de la AASHTO (American Association of Sistema de clasificación de la AASHTO (American Association of State Highway Officials) State Highway Officials)

Este sistema es de uso adecuado para la construcción de vías. Los Este sistema es de uso adecuado para la construcción de vías. Los grupos de suelo son 7, subdivididos en 5 mas para llegar a 12.grupos de suelo son 7, subdivididos en 5 mas para llegar a 12.

a. 2.1 Gruesos granulares:a. 2.1 Gruesos granulares: El 35% o menos pasa el tamiz Nº 200 y El 35% o menos pasa el tamiz Nº 200 y comprende:comprende:

A-1,A-1, Si menos del 20% pasa el T- 200 y menos del 50% pasa el T-40, Si menos del 20% pasa el T- 200 y menos del 50% pasa el T-40, pero en el pasante por el 40 el índice de plasticidad (IP) es pero en el pasante por el 40 el índice de plasticidad (IP) es menor a 6%menor a 6%

A-2,A-2, Si menos del 35% pasa el tamiz 200, (limoso o arcilloso), y el Si menos del 35% pasa el tamiz 200, (limoso o arcilloso), y el material no cumple con A-1 ni con A-3.material no cumple con A-1 ni con A-3.

A-3A-3, si menos del 10% pasa el tamiz 200 y 51% o más pasa el T-40, , si menos del 10% pasa el tamiz 200 y 51% o más pasa el T-40, pero si el pasante por el 40 (P40) no es plástico.pero si el pasante por el 40 (P40) no es plástico.


a.1a.1 Clasificación de materiales.Clasificación de materiales.

a.2.2a.2.2 Suelos finos granulares (grupo limo y arcilla): Más del 35% pasa el T- 200. Suelos finos granulares (grupo limo y arcilla): Más del 35% pasa el T- 200.

A-4,A-4, si el IP si el IP << 10 (limo) y el LL 10 (limo) y el LL << 40%. 40%.

A-5A-5, Si el IP , Si el IP << 10 (limo) y el LL 10 (limo) y el LL >> 45% 45%

A-6A-6, Si el IP , Si el IP >> 11 (Arcilla) y el LL 11 (Arcilla) y el LL << 40% 40%

A-7A-7, Si el IP , Si el IP >> 11 (Arcilla) y el LL 11 (Arcilla) y el LL >> 41% 41%

En consecuencia:En consecuencia: A-1A-1 = cascajo y arena; = cascajo y arena; A-3A-3 = arena fina; = arena fina; A-2 A-2 = Cascajo y arenas limosas o arcillosas.= Cascajo y arenas limosas o arcillosas. A-4A-4 y y A-5A-5 suelos limosos, y suelos limosos, y A-6A-6 y y A-7A-7 suelos arcillosos. suelos arcillosos.

A-1A-1 y y A-3A-3 son suelos excelentes y buenos, son suelos excelentes y buenos, A-2A-2 buenos y moderados, y buenos y moderados, y A-6A-6 y y A-7A-7 son son suelos de moderados a pobres.suelos de moderados a pobres.


Grupo Grupo de de suelossuelos

Escala de valoraciónEscala de valoración

A-1A-1A-2A-2A-3A-3A-4A-4A-5A-5A-6A-6A-7A-7

bbdd++ddddmbmbbb

mbmb++++dd++mmddmm

dd++bb++++++++++++++

ddmmdd++++++++++++++++++++

++++dd++ddmbmbbbbb

++++mm++ddddbbbb

++++++++++bbddbb

+++ Sobresaliente+++ Sobresaliente++ Muy alto++ Muy alto+ Alto+ Altom Moderadom Moderadod Deficiented Deficienteb Bajob Bajomb Muy bajomb Muy bajo

Per

mea

bilid

ad

Ela

stic

idad

Cam

bios

de

volu

men

Cap

ilarid

ad

Bas

es d

e pa

vim

ento

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Sub

bas

es

Terr

aple

nes

3.4 ENSAYO CBR 3.4 ENSAYO CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de

California)California)

El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un pistón, El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un pistón, de 19,35 cmde 19,35 cm22 a una velocidad previamente fijada (1,27 a una velocidad previamente fijada (1,27 mm/min), en una muestra compactada de suelo después de mm/min), en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro días (condición de haberla sumergido en agua durante cuatro días (condición de humedad más desfavorable) y de haber medido su humedad más desfavorable) y de haber medido su hinchamiento. Se mide la carga necesaria para que penetre el hinchamiento. Se mide la carga necesaria para que penetre el pistón hasta 2.54 mm y hasta 5,08 mm.pistón hasta 2.54 mm y hasta 5,08 mm.

3.4 ENSAYO CBR . Cont…3.4 ENSAYO CBR . Cont…(California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California)(California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California)

La finalidad de este ensayo, es determinar la La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Sirve óptima y niveles de compactación variables. Sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. rasante, sub-base y base de pavimentos.

El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte. permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte.

3.4 ENSAYO CBR. Cont…3.4 ENSAYO CBR. Cont…

La expresión que define al CBR, es la siguiente:

CBR = (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrón) * 100

De la ecuación se puede ver que el número CBR, es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la práctica la relación se presenta simplemente por el número entero.

Valores de carga unitaria patrón que deben utilizarse en la Valores de carga unitaria patrón que deben utilizarse en la ecuación CBRecuación CBR

Penetraci

ón

carga unitaria patrón

mm Pulg Mpa Kg/cm2 psi

2,54 0,1 6,90 70,00 1000

5,08 0,2 10,30 105,00 1500

7,62 0,3 13,10 133,00 1900

10,16 0,4 15,80 162,00 2300

12,70 0,5 17,90 183,00 2600

Clasificación de suelos para vialidad de acuerdo al valor de Clasificación de suelos para vialidad de acuerdo al valor de CBRCBR

CBR Clasificación general

Usos

0 – 3 Muy Pobre Subrasante

3 – 7 Pobre a regular Subrasante

7 – 20 Regular Sub-base

20 – 50 Bueno Base, sub-base

> 50 Excelente Base

4 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe

3.5 Ensayos de caracterización de 3.5 Ensayos de caracterización de suelos expansivos.suelos expansivos.

1 Ensayo de expansión1 Ensayo de expansión. Se emplea el método de doble . Se emplea el método de doble odómetro, el cual consiste en ensayar probetas representativas odómetro, el cual consiste en ensayar probetas representativas del suelo arcilloso mediante ciclos de cargas en fases de del suelo arcilloso mediante ciclos de cargas en fases de Compresibilidad-Expansión-Consolidación.Compresibilidad-Expansión-Consolidación.

2 Identificación del mineral arcilloso2 Identificación del mineral arcilloso. Se emplea el ensayo . Se emplea el ensayo Azul de Methyleno, el cual permite medir la capacidad de Azul de Methyleno, el cual permite medir la capacidad de adsorción iónica de los suelos ante presencia de azul de adsorción iónica de los suelos ante presencia de azul de methyleno, con la finalidad de caracterizar la fracción arcillosa methyleno, con la finalidad de caracterizar la fracción arcillosa del suelo globalmente por correlación con la superficie del suelo globalmente por correlación con la superficie específica.específica.

3 Ensayo de límite de contracción.3 Ensayo de límite de contracción. Permite medir el Permite medir el contenido de humedad a partir del cual no hay cambio de contenido de humedad a partir del cual no hay cambio de volumen en la arcilla.volumen en la arcilla.

3.6 Ensayo de caracterización del 3.6 Ensayo de caracterización del material dispersivomaterial dispersivo

• Prueba de flujos (Ensayo Pinhole). Prueba de flujos (Ensayo Pinhole). Mide la dispesividad Mide la dispesividad de las arcillas. Para ello se hace una perforación de 1 mm de las arcillas. Para ello se hace una perforación de 1 mm de diámetro y 1 pulgada de longitud, por la cual se hace de diámetro y 1 pulgada de longitud, por la cual se hace fluir el agua para observar su color y velocidad a la salida, fluir el agua para observar su color y velocidad a la salida, registrándose el diámetro de la perforación después del registrándose el diámetro de la perforación después del ensayo. El objetivo es simular una fuga en una tubificación ensayo. El objetivo es simular una fuga en una tubificación de una presa de tierra.de una presa de tierra.

• Análisis granulométrico. Análisis granulométrico.


2

5. Ensayo de agregado grueso5. Ensayo de agregado grueso

5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles).5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles).

Proporciona un coeficiente (%) que cuantifica la Proporciona un coeficiente (%) que cuantifica la friabilidad de un material grueso.friabilidad de un material grueso.

La friabilidad es la facilidad que tiene un material La friabilidad es la facilidad que tiene un material grueso de desintegrarse bajo la acción de una presión.grueso de desintegrarse bajo la acción de una presión.

El método consiste en analizar granulometricamente El método consiste en analizar granulometricamente un agregado grueso, preparando una muestra de un agregado grueso, preparando una muestra de material que se somete a abración en la máquina de Los material que se somete a abración en la máquina de Los Ángeles y expresar la pérdida de material o desgaste Ángeles y expresar la pérdida de material o desgaste como el porcentaje de pérdida de masa de la muestra como el porcentaje de pérdida de masa de la muestra respecto a su masa inicial.respecto a su masa inicial.

Se necesitan de 2,50 a 5 Kg de material, lavado y Se necesitan de 2,50 a 5 Kg de material, lavado y secado, de granulometría conocida.secado, de granulometría conocida.

5. Ensayo de agregado grueso5. Ensayo de agregado grueso5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…

Una vez lavada y secada la muestra, se pesa y a Una vez lavada y secada la muestra, se pesa y a continuación se pasa por la centrifugadora (máquina de continuación se pasa por la centrifugadora (máquina de Los Ángeles), conjuntamente con unas bolas de acero, Los Ángeles), conjuntamente con unas bolas de acero, haciéndola girar a 30 rpm durante 500 vueltas (16 min y haciéndola girar a 30 rpm durante 500 vueltas (16 min y 40 seg.)40 seg.)

Una vez desgastada y lavada, se vuelve a pasar la Una vez desgastada y lavada, se vuelve a pasar la muestra por los tamices de 2,50mm y 1,6 mm y la muestra por los tamices de 2,50mm y 1,6 mm y la diferencia de peso inicial y final dará la cantidad de diferencia de peso inicial y final dará la cantidad de muestra que se ha perdido, lo cual indicará el desgaste muestra que se ha perdido, lo cual indicará el desgaste de los materiales.de los materiales.

5. Ensayo de agregado grueso5. Ensayo de agregado grueso5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…

El valor de desgaste se obtiene mediante la expresión:El valor de desgaste se obtiene mediante la expresión:

D = (Peso inicial – Peso final)/Peso inicial * 100.D = (Peso inicial – Peso final)/Peso inicial * 100.

Valores de D iguales o menores a 20 indican que el Valores de D iguales o menores a 20 indican que el material es resistente al desgaste.material es resistente al desgaste.

Valores de D alrededor de 50 indican que el Valores de D alrededor de 50 indican que el material es de baja resistencia al desgaste.material es de baja resistencia al desgaste.

No se deben aceptar materiales con valores de D > 35.No se deben aceptar materiales con valores de D > 35.

5. Ensayo de agregado grueso5. Ensayo de agregado gruesoMáquina de Los Ángeles:Máquina de Los Ángeles:

a)a) Tambor de acero de 710 ± 6 mm de diámetro Tambor de acero de 710 ± 6 mm de diámetro internointerno

y de 510 ± 6 mm de longitud interior.y de 510 ± 6 mm de longitud interior.b)b) En su interior lleva una aleta de acero a lo largo En su interior lleva una aleta de acero a lo largo

del cilindro del cilindro con una anchura de 90 ± 6 mm.con una anchura de 90 ± 6 mm.c)c) Velocidad de giro: 30 a 33 rpm.Velocidad de giro: 30 a 33 rpm.d)d) Un juego de esferas de acero (6 a 12) de Un juego de esferas de acero (6 a 12) de 45 a 50 mm de diámetro, con 440 ± 50 g45 a 50 mm de diámetro, con 440 ± 50 g cada una.cada una.

6. Ensayo granulométrico6. Ensayo granulométricoGranulometría de un agregado.

• Es el estudio de los tamaños y proporciones de los granos que constituyen el agregado.

• Se analiza utilizando series de tamices normalizados con diferentes pasos de malla (Cada uno con un paso de malla de la mitad del anterior)

• Cada tamiz retiene los granos de agregado de diámetro contenido entre su paso de malla y el anterior.

• Existen una serie normalizada de tamices (en mm).

Procedimiento y CálculosProcedimiento y Cálculos1 Pasar la muestra de suelo (5000 g) por la malla 3/8” y separar del 1 Pasar la muestra de suelo (5000 g) por la malla 3/8” y separar del

material que pasa esa malla. material que pasa esa malla.

2 Pasar el material retenido por las mallas 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, 2 Pasar el material retenido por las mallas 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½” y 3/8” y pesar las porciones de material retenido.½” y 3/8” y pesar las porciones de material retenido.

3 Mezclar homogéneamente el material que pasó por la malla 3/8” y 3 Mezclar homogéneamente el material que pasó por la malla 3/8” y tomar una muestra representativa ( 300gr).tomar una muestra representativa ( 300gr).

4 Colocar la muestra obtenida en etapa (3) sobre la malla # 200 y 4 Colocar la muestra obtenida en etapa (3) sobre la malla # 200 y lavar el material, utilizando agua común, a través de la malla hasta lavar el material, utilizando agua común, a través de la malla hasta que el agua que pasa a través del tamiz mantenga su transparencia.que el agua que pasa a través del tamiz mantenga su transparencia.

5 Verter cuidadosamente el residuo, en un recipiente desecador y 5 Verter cuidadosamente el residuo, en un recipiente desecador y permitirle sedimentar por un período de tiempo suficiente hasta permitirle sedimentar por un período de tiempo suficiente hasta lograr que el agua en la parte superficial de la suspensión se vuelva lograr que el agua en la parte superficial de la suspensión se vuelva transparente, eliminar esta agua transparente y colocar el transparente, eliminar esta agua transparente y colocar el recipiente con la suspensión suelo y agua remanentes en el horno recipiente con la suspensión suelo y agua remanentes en el horno para secado.para secado.

6 Al día siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al 6 Al día siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno (en caso de no haber realizado el lavado anteriormente horno (en caso de no haber realizado el lavado anteriormente indicado, omitir esta etapa).indicado, omitir esta etapa).

7 Finalmente, pasar la muestra (lavada y seca ) por las mallas # 4 a 7 Finalmente, pasar la muestra (lavada y seca ) por las mallas # 4 a la # 200, registrando el peso retenido en cada malla.la # 200, registrando el peso retenido en cada malla.

Ejemplo ilustrativoEjemplo ilustrativo

Material Diámetro Pesos[mm] [g]

SOBRE 3" 75 2430SOBRE 3/8" 9.5 6740BAJO 3/8" 9.5 15720TOTAL 22460

Esta es la separación de los materiales sobre 3/8” y bajo este diámetro. En el cálculo de la cantidad total (22460 gr) de material no se incluye el que posee diámetro mayor a 3”.

Ejemplo ilustrativo. Cont…Ejemplo ilustrativo. Cont…

Tamiz Diámetro Pesos % %N° [mm] [g] Retenido que Pasa

2 1/2" 63.0 1002" 50.0 570 2.54 97.46

1 1/2" 37.5 1820 8.10 89.361" 25.0 1350 6.01 83.35

3/4" 19.0 700 3.12 80.231/2" 12.5 930 4.14 76.093/8" 9.5 1370 6.10 70.0

4 4.750 16.0 3.73 66.268 2.360 15.13 3.53 62.7310 2.000 18.26 4.26 58.4730 0.600 21.65 5.05 53.4240 0.425 21.34 4.98 48.4450 0.300 14.66 3.42 45.02

100 0.150 18.56 4.33 40.69200 0.075 34.03 7.94 32.75

Residuo Bajo # 200 174.06 40.61

Lavado bajo # 200 300

Se debe construir una tabla de este tipo, debe ir el número del tamiz, su diámetro y el correspondiente peso retenido en cada uno. Este peso no esta corregido, por lo tanto solo deben anotar las medidas obtenidas.

Luego para el material entre la malla 2 ½” y 3/8”, se calculan los porcentajes retenidos en cada malla, con respecto al total del material (22460 gr), o sea:

-para 2” el % retenido es(570/22460)*100%=2.54

y así con el resto de las mallas.Posteriormente se calcula el % que pasa, el cual corresponde simplemente a la resta del porcentaje de una determinada malla con el de la malla anterior, o sea:malla % ret. % que pasa2” 2.54 100-2.54 = 97.461 ½” 8.1 97.46-8.1 = 89.36Y asi hasta la malla 3/8”.

Ejemplo ilustrativoEjemplo ilustrativo

• Debido a que bajo la malla #4 solo se hizo pasar un Debido a que bajo la malla #4 solo se hizo pasar un total de 300gr de material, se debe corregir este total de 300gr de material, se debe corregir este porcentaje con respecto al total de la muestra, por lo porcentaje con respecto al total de la muestra, por lo cual se realiza la relación:cual se realiza la relación:

• % retenido malla #4 = (70.0 / 300 )*16 = 3.73 % % retenido malla #4 = (70.0 / 300 )*16 = 3.73 %

• % retenido malla #8 = (70.0 / 300 )*15.13 = 3.53 %% retenido malla #8 = (70.0 / 300 )*15.13 = 3.53 %

• Y así sucesivamente con el resto de las mallas y luego Y así sucesivamente con el resto de las mallas y luego se calcula el porcentaje que pasa de manera similar se calcula el porcentaje que pasa de manera similar al anterior.al anterior.

Una vez realizado los cálculos se dibuja la Una vez realizado los cálculos se dibuja la curva granulométricacurva granulométrica

ANALISIS GRANULOMETRICO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.0 0.1 1.0 10.0 100.0

Diámetro de partícula [mm]

Porc

enta

je q

ue p

asa

A partir de la curva de distribución A partir de la curva de distribución granulométrica, se pueden obtener diámetros granulométrica, se pueden obtener diámetros característicos tales como el D10, D85, D60. El característicos tales como el D10, D85, D60. El diámetro D se refiere al tamaño del grano o diámetro D se refiere al tamaño del grano o diámetro aparente de una partícula de suelo y el diámetro aparente de una partícula de suelo y el subíndice denota el porcentaje de material más subíndice denota el porcentaje de material más fino. Por ejemplo D10 = 0.15 mm significa que fino. Por ejemplo D10 = 0.15 mm significa que el 10 % de los granos de la muestra son menores el 10 % de los granos de la muestra son menores en diámetro que 0.15 mm. El diámetro D10 es en diámetro que 0.15 mm. El diámetro D10 es también llamado tamaño efectivo de un suelo.también llamado tamaño efectivo de un suelo.

6. Ensayo granulométrico6. Ensayo granulométrico

Parámetros granulométricos

• Peso retenido: agregado que se queda en cada tamiz.

• % retenido: respecto a la muestra estudiada.

• % retenido acumulado: respecto a la muestra estudiada.

• % pasa: muestra que pasa por cada tamiz.

Módulo granulométrico• Es el resultado de dividir por 100 la suma de los %

retenidos acumulados de la serie de tamices.

• Sirve para comparar diferentes tipos de agregados.

• El agregado más grueso será el que tenga el MG mayor.

• Sólo se pueden comparar agregados estudiados con la misma serie de tamices.

Curva granulométrica• Representación gráfica de la granulometría de

un agregado:

- En el eje X se sitúan los diámetros de los tamices.

- En el eje Y se sitúa los % R.A. y/o % pasante de cada tamiz.

• Sirven para identificar el tipo de agregado y las fracciones granulométricas existentes (% retenido en cada tamiz).

Curva granulométrica

• Tipos de granulometrías:

- Continua: Existen todos los tamaños.

- Discontinua: Faltan tamaños intermedios.

- Semi-continua: Hay pocos tamaños intermedios.

- Interferida: Exceso de tamaños intermedios.

7. Ensayos en el concreto

7.1 Prueba del “cono de Abrams” para medir el asentamiento de la mezcla del concreto.

• El asentamiento se relaciona con la cantidad de agua de la mezcla. Mientras mayor sea el asentamiento mas fluida es la mezcla.

• La fluidez indica consistencia y plasticidad, se

mide valores de asentamiento. • Asentamiento recomendable: entre10 y12 cm.

7. Ensayos en el concretoPROCEDIMIENTO PARA LA PRUEBA DEL ASENTAMIENTO.1º El cono se coloca en superficie lisa, horizontal, no absorbente2º Humedecer interior3º Llenar con muestra de concreto vaciando en 3 capas. Cada capa tendrá un espesor de 1/3 de la altura del cono.4. Con una barra de acero de 60cm de largo diámetro 3/8 de pulgada se va compactando cada capa con 25 golpes en todo su espesor y distribuidos uniformemente en toda el área de la capa.4º Se llena por exceso hasta el borde superior.


5º La operación de llenado debe completarse en 2 minutos.

6º Se alza el molde e inmediatamente se determina diferencia entre altura del molde y altura promedio del del cono deformado

Si presenta falla o corte conseparación de masa, se rechaza ensayo y se repite de nuevo.


7.2 Ensayo de resistencia a compresión del concreto (Norma COVENIN 338)

1º Limpiar molde, aceitarlo2º Tomar muestras para 2 cilindros mínimo evitando

transportarlos antes de 20 horas.3º Llenado de moldes y compactación de mezclas: 2 capas si

se usa vibrador (asentamiento menor a 2,5 cm), 3 capas si se usa barra (asentamiento mayor de 2,5). Preferible usar método de compactación utilizado en la obra)

7. Ensayos en el concreto4º Curado de cilindros: cubrir con plástico, en sombra, mojar o sumergir en agua.

5º Retirar los moldes entre 20 y 48 horas después y almacenar hasta el ensayo

Los ensayos pueden ser en obrao laboratorio entre los 7 y 28 días. Si hay que transportarlos debe ser 2 días antes del ensayoen cajas cubiertas de arena húmeda u otro material para evitar vibraciones y golpes.


6º Realización del ensayo.Se coloca capa remate en la parte superior con mortero 1:2 de

espesor 6,2 cm. Se colocan los cilindros en la máquina, centrados y

comprimidos.


Se aplica las cargas progresivamente y se registra los valores de resistencia a compresión (kg/cm2). La resistencia a compresión es igual al cociente entre la carga máxima y el área de la sección media del cilindro.

FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

1. Selección de componentes de la mezcla

2. Diseño teórico de la mezcla3. Ajustes prácticos del diseño teórico4. Mezclado5. Transporte6. Colocación: vaciado o proyectado7. Compactación8. Curado9. Desencofrado10. Mantenimiento


1º Selección de componentes de la mezcla: Se definen las propiedades de los componentes.

2º Diseño teórico de la mezcla: Con el “Método de diseño de mezclas de concreto” se determinan las cantidades (dosificación) de los componentes en función a la resistencia mecánica, trabajabilidad, durabilidad y economía precisas para cada caso en particular. La calidad final está influenciada por el diseño de la mezcla.

3º Ajustes prácticos del diseño teórico: Se deben garantizar las calidades y cantidades definidas en el diseño teórico.


4ª Mezclado: La pasta debe cubrir todas la partículas de agregado garantizando una mezcla homogénea, de trabajabilidad adecuada y resistencia prevista en el diseño.

La tecnología dependerá del volumen de producción en obra: Poco volumen: a mano, máquinas mezcladoras sencillas. Alto volumen: en planta instalada en obra o premezclado

comercial.. Se debe escoger adecuadamente el sitio de mezclado. Se deben almacenar cuidadosamente los componentes. Las máquinas deben estar niveladas, limpias y probadas con

anterioridad.


5. Transporte del concreto fresco recién salido de la mezcladora al encofrado donde se va a colocar.

Puede ser en tobos, carretillas, tubos, elevadores, torres grúas, camión de volteo, cintas transportadoras, equipos de bombeo.

Debe ser con el mínimo de operaciones y tiempo para preservar homogeneidad.

Debe evitarse segregación de componentes de la mezcla, pérdida o aumento de humedad, asentamiento de agregados gruesos al fondo.


6 Colocación del concreto. De acuerdo a la estructura a construir, generalmente se usan

encofrados de madera, plástico o metal u otros de menor uso como cartón piedra, concreto endurecido.

La colocación debe ser en capas sucesivas.

Los encofrados requieren especial cuidado en su forma, resistencia, estabilidad y rigidez para soportar peso del concreto sin deformaciones, así como en limpieza y lubricación.

Se deben untar con aceite o mojarlos antes de la colocación para evitar absorción de agua de la mezcla.

El número y distribución de los puntales en elementos horizontales se calculan para garantizar estabilidad.

La colocación también puede ser proyectada sobre la armadura. Ejemplo: muros de contención tipo “pantallas de concreto proyectado”


7. Compactación. Para eliminar presencia de vacíos en el concreto que pueden reducir

resistencia y durabilidad. La compactación favorece adherencia con acero entre agregados y pasta, entre sucesivas capas de concreto, un acabado superficial uniforme sin oquedades. Para la compactación e utilizan barras de acero o vibradores eléctricos.

Si es necesario, se deben disponer varios vibradores, con tamaño acorde a la pieza vaciada, y volumen a compactar.

Es preferible vibrar en muchos sitios pero separados 50 cm. El exceso de

vibración produce segregación El tiempo es entre 5 y 15 segundos, se suspende al formarse película de agua

y cemento. No se deben compactar capas mayores de 60 cm y penetrar mas de 10 cm en

la capa inferior No se deben tocar las armaduras ni encofrados, ni los ductos de tensado del

acero en el concreto precomprimido.


8. Curado de los elementos vaciados.• Para evitar evaporación de agua de la

mezcla, lo cual afecta la resistencia y calidad del concreto porque le produce grietas, desmejora apariencia, reduce durabilidad.

• El curado se inicia poco antes de media hora del vaciado, por un período de 2 o 4 días dependiendo de la pieza.

• Los elementos se cubren con sacos de cemento mojados o con plásticos.


9. Desencofrado de los elementos vaciados ya endurecidos.Lapsos mínimos (días) de tiempo para

desencofrarTipo de Tipo de cementocemento

Vigas, Vigas, pilares y pilares y murosmuros

Losas con Losas con L< 3,00mL< 3,00m

Losas conLosas con3,0m < L < 3,0m < L <

5m5m

Vigas conVigas conL > 6 mL > 6 m

Portland Portland tipo Itipo I

22 66 1212 2,5 * L2,5 * L

Portland de Portland de alta alta resistencia.resistencia.

11 22 66 1,10 * L1,10 * L

[ppt]ensayo de materiales - ingenierÍa ciclo … · web viewla compactación favorece adherencia...

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