ENSAYO DE COMPACTACION CONSIDERANDO FAMILIAS DE CURVAS METODO DE UN PUNTO I.N.V. - E - 143

Transcripción

1 E ENSAYO DE COMPACTACION CONSIDERANDO FAMILIAS DE CURVAS METODO DE UN PUNTO I.N.V. - E OBJETO 1.1 Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un punto. 1.2 Las determinaciones de los puntos sencillos se efectúan compactando el suelo dentro de un molde de un tamaño dado, con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb) que se deja caer desde una altura de 305 mm (12"). Se dispone de cuatro procedimientos alternos en la siguiente forma: Método A.- Molde de diámetro 102 mm (4"), suelo que pasa tamiz de 4.75 mm (No. 4). (Numerales 4 y 5). Método B.- Molde de diámetro 152 mm (6"), suelo que pasa tamiz de 4.75 mm (No.4). (Numerales 6 y 7). Método C.-Molde de diámetro 102 mm (4"); suelo que pasa tamiz de 19.0 mm (3/4"). (Numerales 8 y 9). Método D.-Molde de diámetro 152 mm (6"); suelo que pasa tamiz de 19.0 mm (3/4"). (Numerales 10 y 11). 1.3 Los métodos aquí descritos corresponden a la Norma INV E-141 y deberán seleccionarse en correspondencia con aquella; esto es, cuando se empleen las relaciones de humedad-peso unitario, determinadas mediante el Método C de dicha Norma para formar la familia de curvas, entonces el Método C descrito en ésta deberá emplearse para la determinación del punto sencillo. A través de estos métodos de ensayo se hace referencia directa a la Norma INV E-141 y la mayor parte de la terminología, aparatos y procedimientos son los mismos. 1.4 Adicionalmente, los conceptos descritos aquí, son aplicables a las determinaciones de un solo punto y a las relaciones de humedad-peso unitario

2 E especificadas en la Norma INV E-142, cuando se emplean los aparatos y métodos apropiados. 2. DEFINICION 2.1 Una familia de curvas es un grupo de relaciones típicas de humedad-peso unitario, determinadas empleando la Norma INV E-126, que revelan ciertas similaridades y tendencias características del tipo y de la procedencia del suelo. Cuando son muestreados de una misma cantera, los suelos tendrán muchas curvas diferentes de humedad-peso unitario; pero si un grupo de tales curvas se dibuja sobre las mismas escalas, generalmente se hacen claras las relaciones entre ellas. Se encontrará, en general, que los pesos unitarios más altos del suelo, presentarán curvas con pendientes más pronunciadas, para pesos unitarios secos máximos con contenidos óptimos de humedad más bajos; mientras que los pesos unitarios más bajos suponen curvas más planas y suavemente curvadas con contenidos de humedad óptimos mayores (Véase Figura No.1). 3. EQUIPO 3.1 Véase el numeral 2 de la Norma INV E MUESTRA METODO A 4.1 Véase el numeral 3 de la Norma INV E PROCEDIMIENTO 5.1 Mézclese completamente la muestra representativa escogida, con agua suficiente para humedecerla hasta obtener 4 puntos de porcentaje por debajo del contenido de humedad óptimo. Se obtendrá una mayor precisión en la determinación del peso unitario máximo, a medida que la humedad se aproxime al contenido de agua óptimo. El contenido de agua de la muestra nunca deberá exceder al óptimo. 5.2 Fórmese un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de diámetro 102 mm (4") de diámetro (con el collar ajustado) en tres capas

3 E aproximadamente iguales, que proporcionen una profundidad total compactada de alrededor de 127 mm (5"). Compáctese cada capa mediante 25 golpes uniformemente distribuidos, del martillo con caída libre de 305 mm (12") de altura por encima del suelo cuando se emplee un martillo con guía; o de 305 mm (12") por encima de la altura del suelo compactado cuando se emplee un martillo estacionario operado mecánicamente. Durante la compactación, el molde deberá mantenerse firmemente sobre una base uniforme densa, rígida y estable. - Las siguientes bases son satisfactorias para que descanse el molde durante el ensayo de compactación: un bloque de concreto que pese más de 91 kg (200 lb) soportado por una fundación relativamente estable; un piso sano de concreto; y para su aplicación en el terreno, superficies como las que se encuentran en alcantarillas de concreto, puentes y pavimentos. - Después de la compactación, remuévase el collar de extensión, recórtese cuidadosamente el suelo desigual compactado con respecto a la parte superior de éste mediante una regla con filo, y pésese el molde y el suelo húmedo en kg con aproximación a 5 g (o en lb con aproximación a 0.01 lb). Para moldes que cumplen con la tolerancia del numeral 2.1 (Norma INV E-141) y cuyos pesos se registren en libras, multiplíquese el peso del suelo compactado y del molde, menos el peso del molde, por 30, y regístrese el resultado como peso unitario húmedo, 1, en lb/pie 3 de suelo compactado. Para moldes cuyos pesos se registran en kilogramos, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde menos el peso del molde, por y regístrese el resultado como el peso húmedo, 1, en kg/m 3 del suelo compactado. Para moldes usados que no cumplan con la tolerancia del 50%, hágase el cálculo teniendo en cuenta el volumen calibrado del molde. 5.3 Remuévase el material del molde y córtese verticalmente a través del centro. Tómese una muestra representativa del material de una de las caras de corte, pésese inmediatamente y séquese en un horno a 110 ± 5 C (230 ± 9 F), por lo menos durante 12 horas o hasta peso constante, para determinar el contenido de humedad. La muestra no deberá pesar menos de 100 gramos.

4 E METODO B 6. MUESTRA 6.1 Véase el numeral 5 de la Norma INV E PROCEDIMIENTO 7.1 Sígase el mismo procedimiento descrito para el método A en el numeral 5, excepto en lo siguiente: fórmese un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 152 mm diámetro (6 ) (con el collar ajustado), en tres capas aproximadamente iguales, que den una altura total compactada de alrededor de 125 mm (5"), compactando cada capa mediante 56 golpes de martillo uniformemente distribuidos. Para moldes que cumplan con las tolerancias del numeral 2.1 de la Norma INV E-141 y cuyos pesos se registren en libras, multiplíquense el peso del espécimen compactado y del molde, menos el peso del molde, por y regístrese el resultado como el peso unitario húmedo 1, en lb/pie 3 del suelo compactado. Para moldes cuyos pesos se registran en kilogramos, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde, menos el peso del molde, por y regístrese el resultado como el peso unitario húmedo, 1, en kg/m 3, del suelo compactado. Para moldes usados fuera de la tolerancia del 50% (numeral 2.1), hágase el cálculo teniendo en cuenta el volumen calibrado del molde. 8. MUESTRA METODO C 8.1 Si la muestra del suelo está húmeda cuando se recibe del terreno, séquese hasta que se pueda desmoronar con un palustre. El secamiento puede ser al aire o mediante el empleo de aparatos de secamiento, mientras que la temperatura no exceda de 60 C (140 F). Disgréguense perfectamente los terrones, pero sin reducir el tamaño natural de las partículas individuales. 8.2 Tamícese una cantidad apropiada representativa del suelo pulverizado, sobre el tamiz de 19.0 mm (3/4"), y deséchese el material grueso, retenido en dicho tamiz, si lo hubiere. - Es aconsejable mantener el mismo porcentaje de material grueso [(pasa tamiz de 50 mm (2") retenido sobre tamiz de 4.75 mm (No.4)], en la

5 E muestra para humedad-peso unitario, que en la muestra de terreno original. El material retenido sobre el tamiz de 19.0 mm (3/4"), debe reemplazarse en la siguiente forma: tamícese una cantidad apropiada de suelo representativo pulverizado sobre los tamices de 50 mm (2") y de 19.0 mm (3/4"). Pésese el material que pasa el tamiz de 50 mm (2") y queda retenido en el de 19 mm (3/4"), y reemplácese con un peso igual de material, que pase este último tamiz y que quede retenido en el de 4.75 mm (No.4). Tómese el material para el reemplazo de la porción remanente de la muestra. 8.3 Escójase una muestra representativa que tenga un peso de aproximadamente 5 kg (12 lb) o más, de suelo preparado como se describió en los numerales 8.1 y PROCEDIMIENTO 9.1 Mézclese completamente la muestra de suelo representativa escogida, con agua suficiente para humedecerla hasta aproximadamente 4 puntos de porcentaje por debajo del contenido óptimo de agua. Se traducirá en una precisión mayor la determinación del peso unitario, a medida que el contenido de humedad empleado se aproxime a la humedad óptima. 9.2 Fórmese un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 102 mm (4") de diámetro (con el collar ajustado), en tres capas aproximadamente iguales que proporcionen una altura total compactada de alrededor de 127 mm (5"). Compáctese cada capa, mediante 25 golpes uniformemente distribuídos del martillo con caída libre de 305 mm (12"), por encima de la altura del suelo (cuando se emplea un martillo con guía), o desde 305 mm (12") por encima de altura aproximada de cada capa finalmente compactada, cuando se emplea un martillo estacionario operado mecánicamente. Durante la compactación, el molde deberá permanecer firmemente sobre una base sólida, uniforme, rígida y estable. - Después de la compactación, remuévase el collar de extensión, recórtese cuidadosamente la superficie superior desigual del suelo compactado, usando la regla con filo. Los huecos formados en la superficie por remoción del material grueso, deberán llenarse con material de tamaño más pequeño.

6 E Pésese el molde y el suelo húmedo, en libras con aproximación a 0.01 lb, o en kilogramos con aproximación a 5g. Para moldes que cumplan con la tolerancia del numeral 2.1 y cuyos pesos estén registrados en libras, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde menos el peso del molde por 30, y anótese el resultado, como peso unitario húmedo, 1 en lb/pie 3 del suelo compactado. Para moldes cuyos pesos se registran en kilogramos, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde, menos el peso del molde por y anótese el resultado como peso unitario húmedo, 1, en kg/m 3 de suelo compactado. Para moldes usados que no cumplen con la tolerancia del 50% (numeral 2.1), hágase el cálculo teniendo en cuenta el volumen calibrado del molde. 9.3 Remuévase el material del molde y córtese verticalmente a través del centro. Tómese una muestra representativa del material de una de las caras de corte, pésese inmediatamente y séquese hasta peso constante empleando un horno para secamiento. La muestra para ésta última no deberá ser de menor de 500 gramos. 10. MUESTRA METODO D 10.1 Escójase la muestra representativa de acuerdo con el numeral 8.3, excepto en que deberá tener un peso de aproximadamente 11 kg (25 lb). 11. PROCEDIMIENTO 11.1 Sígase el procedimiento descrito para el Método C, en el numeral 9, excepto en lo siguiente: Fórmese un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 152 mm (6") de diámetro (con el collar ajustado) en tres capas aproximadamente iguales, para proporcionar una altura total compactada de alrededor de 127 mm (5"), compactándose cada capa mediante 56 golpes del martillo, uniformemente distribuidos. Para moldes que cumplan con las tolerancias dadas en el numeral 2.1 de la Norma INV E-141 y con pesos registrados en libras, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde, menos el peso del molde, por y

7 E regístrese el resultado como el peso unitario húmedo, 1, en lb/pie 3 del suelo compactado. Para moldes cuyos pesos se dan en kilogramos, multiplíquese el peso del espécimen compactado y del molde, menos el peso del molde, por y regístrese el resultado como el peso unitario húmedo, 1 en kg/m 3, del suelo compactado. Para moldes usados que no cumplen con la tolerancia del 50% (numeral 2.1), hágase el cálculo teniendo en cuenta el volumen calibrado del molde. 12. CALCULOS CALCULOS E INFORME 12.1 Véase el numeral 11 de la Norma INV E DETERMINACION DEL PESO UNITARIO MAXIMO Y DEL CONTENIDO OPTIMO DE AGUA Los cálculos del numeral 12.1, deberán efectuarse para determinar la humedad y el correspondiente peso unitario seco en kg/m 3 (lb/pie 3 ), del especimen compactado. El peso unitario seco del suelo, se colocará como ordenada y la humedad correspondiente como abscisa, para definir un punto dentro o sobre la familia de curvas (Véase Figura No.1) Si el punto cae sobre una de las curvas en la familia de curvas, deberá emplearse el máximo peso unitario seco y la humedad óptima, definida por esa curva Si el punto cae dentro de la familia pero no sobre una curva, deberá dibujarse una nueva curva a través del punto indicado, paralelamente y del mismo carácter que la curva existente más próxima de la familia de curvas. Deberá emplearse el peso unitario máximo y la humedad óptima definida por la nueva curva. - Si el punto dibujado dentro o sobre la familia de curvas no cae entre un rango del 80 al 100% de la humedad óptima, compáctese otro espécimen empleando el mismo material, con una humedad ajustada que ocupe un punto único dentro de este intervalo. - Si la familia de curvas es tal, que el perfil de una nueva curva que pueda dibujarse a través del punto no está bien definido, o que pueda

8 E cuestionarse en alguna forma, deberá desarrollarse una relación completa de humedad-peso unitario para el suelo en cuestión, hasta definir correctamente la nueva curva y comprobar qué tan aplicable es la familia de curvas. Curvas nuevas dibujadas a través de determinaciones mediante un solo punto, no podrán formar parte permanente de la familia de curvas, hasta cuando no se verifiquen mediante relaciones completas de peso unitariohumedad. 14. INFORME 14.1 El informe deberá incluir. - El Método empleado (A, B, C o D). - La humedad, como porcentaje, con aproximación al entero más próximo. - El peso unitario máximo en kg/m 3 con aproximación a 0.5 kg/m 3 (o en lb/pie 3 con aproximación al entero más próximo). - En los Métodos C y D, indíquese el material retenido sobre el tamiz de 19.0 mm (3/4"), que fue removido o reemplazado. - Tipo de cara del pisón, si se empleó una diferente a la circular de 50.8 mm (2"), de diámetro. - La variabilidad inherente a los suelos, establece limitaciones sobre estos métodos y cuando se empleen, deberá tenerse en cuenta esto, y será necesario familiarizarse perfectamente con los materiales que se estén empleando. Se requiere un particular conocimiento del sistema de clasificación de suelos, y aptitud para reconocer la gradación de él.

9 E DESCRIPCION DE UNA FAMILIA DE CURVAS DE PESO UNITARIO- HUMEDAD 15.1 El objeto de la familia de curvas es el de representar las características promedias de peso unitario-humedad. La familia debe basarse por ello, en las relaciones de humedad-peso unitario que representen adecuadamente el rango de pesos completos y todos los tipos de material, para los cuales deba emplearse la familia. Puede suceder que tipos particulares de suelos tengan relaciones de peso unitario-humedad que difieran considerablemente y que no puedan representarse sobre una familia general de curvas; en este caso, deberá desarrollarse una familia separada. Igualmente, las relaciones de humedad-peso unitario para materiales de origen geológico ampliamente variable, deberán ser examinadas cuidadosamente, para determinar si son necesarias diferentes familias Cuando se está empleando un pequeño número de relaciones de humedad-peso unitario, para desarrollar una familia de curvas, dibújese el punto que representa el peso unitario máximo y la humedad óptima para cada relación, sobre una hoja de papel milimetrado. Dibújese una curva suave que conecte todos los puntos tan ajustadamente como sea posible. Esta línea definirá el peso unitario máximo y la humedad óptima del material representado por esta familia de curvas. Con incrementos de 0.9 kg (2.0 lb) dibújense curvas de peso unitario con pendientes similares a las de las originales. La inclinación deberá hacerse gradualmente más pendiente a partir del material de peso unitario más bajo hasta el de peso unitario máximo. Cuando se disponga de un gran número de relaciones de humedad-peso unitario, el procedimiento descrito arriba puede modificarse empleando valores promedio. Tabúlense el peso unitario máximo, la humedad óptima y la inclinación para todas las relaciones de humedad-peso unitario, en cada 0.9 kg (2.0 lb) de incremento del peso unitario, empleando este valor de inclinación promedio. Si se dispone de un computador, éste puede utilizarse para desarrollar este trabajo La precisión de una familia de curvas puede comprobarse comparando el peso unitario máximo y la humedad óptima, a partir de una relación individual de humedad-peso unitario, con la obtenida al emplear el Método A de un solo punto y la familia de curvas. Un punto que represente el 80% del óptimo de humedad, se toma de la relación individual de peso unitario-humedad y se emplea como se describió en el método, para determinar el peso unitario máximo y el contenido de humedad óptimo a partir de la familia de curvas.

10 E Estos valores se comparan con los de las relaciones individuales de humedadpeso unitario. La diferencia representa la variación máxima esperada cuando se emplean el método del punto sencillo y de la familia de curvas, para material representado por esa relación individual de peso unitario y humedad. Con base en tales resultados, podrá requerirse algún ajuste a la familia de curvas y/o podrá reconocerse si no es aplicable a algunos tipos de materiales. Familias basadas sobre relativamente pocas relaciones de peso unitario-humedad, requerirán generalmente de una evaluación más rigurosa, ya que probablemente un mayor número de relaciones ofrecen mejores condiciones promedio. 16. CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS AASHTO T 272