PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO METODO DEL BALON DE CAUCHO I.N.V. E - 162

Transcripción

1 E PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO METODO DEL BALON DE CAUCHO I.N.V. E OBJETO Este método se refiere a la determinación del peso unitario en el terreno, de un suelo compactado o firmemente unido, mediante un aparato con una membrana de caucho. Sin embargo, el aparato descrito en el numeral 2, no es aconsejable para un suelo muy blando, que se deforme bajo una presión leve, ó en el cual no pueda mantenerse con un valor constante el volumen del hueco. 2. EQUIPO 2.1 Aparato del balón de caucho.- Es un aparato con un cilindro calibrado diseñado para contener un líquido dentro de una membrana relativamente delgada, flexible y elástica (balón de caucho) para medir el volumen del hueco del ensayo bajo las condiciones de este método (Véase FIgura No.1). El aparato deberá estar equipado de manera que pueda aplicarse exteriormente una presión o un vacío parcial al líquido contenido, y deberá ser de un peso y de un tamaño tal que no cause distorsión del hueco excavado ni del área adyacente durante la ejecución del ensayo. Deberá disponerse lo adecuado para colocar pesas (sobrecarga) sobre el aparato y de un indicador de volumen para determinar con aproximación a litros ( pies 3 ) cualquier cambio en el hueco de ensayo. La membrana flexible deberá ser de tamaño y forma tales, que llene completamente el hueco sin pliegues ni dobleces cuando se infla dentro de él, y tener suficiente resistencia para aguantar la presión que sea necesaria para asegurar el completo llenado del agujero de ensayo. - Se considera satisfactorio cualquier aparato que emplee una membrana flexible (caucho) y un líquido y que pueda utilizarse para medir el volumen del agujero bajo las condiciones de este ensayo con aproximación del 1.0 %. 2.2 Balanzas.- Una de 10 kg y con sensibilidad de 1.0 g y otra de 2.0 kg y sensibilidad de 0.1 g. 2.3 Estufa, horno u otro aparato adecuado y satisfactorio para secar suelos y muestras para humedad.

2 E Equipo Misceláneo.- Picas pequeñas, cinceles y cuchara para extracción, bolsas de plástico, cubos con tapas, u otros recipientes metálicos adecuados que puedan cerrarse para contener el suelo extraído de los huecos; termómetro y brocha pequeña. 3. COMPROBACION DE LA CALIBRACION DEL INDICADOR DEL VOLUMEN 3.1 Compruébese el procedimiento que va a emplearse y la precisión del indicador de volumen utilizando el aparato para medir moldes de un volumen que pueda determinarse y que dimensionalmente simulen los huecos de ensayo que van a emplearse en el terreno. El aparato y el procedimiento deberán ser tales que estos volúmenes se midan dentro de 1.0 %. Deberán usarse moldes de volúmenes diferentes, de tal manera que la calibración del indicador de volumen cubra la amplitud de los tamaños anticipados para los huecos de ensayo. - Pueden emplearse los moldes de 4" y 6" descritos en los ensayos de Proctor normal y Modificado INV E141 y E-142 u otros moldes prefabricados para simular tamaños reales de huecos. Cuando vayan a emplearse varios juegos de aparatos para el ensayo, es deseable disponer los que corresponden a los tamaños de huecos reales. Estos juegos deberán representar la amplitud de irregularidades y tamaños que se encontrarán en las paredes de los huecos. Pueden emplearse agujeros preelaborados como patrones para verificar la calibración del indicador de volumen. Esto puede lograrse rellenando con yeso los agujeros, retirando el bloque de yeso seco y embebiendo este bloque en concreto, para que cuando se seque el concreto, se retire el yeso y quede un molde que duplica el agujero preelaborado. Después de removido el yeso de los moldes, la superficie interior de los agujeros duplicados deberá sellarse a prueba de agua y se determinará su volumen. - Volumen de los moldes.- Determínese el peso requerido de agua para llenar uno de los moldes, en gramos. Deslícese cuidadosamente una placa de vidrio sobre la parte superior de la superficie del molde para asegurarse que el recipiente esté completamente lleno de agua. Determínese la temperatura del agua dentro del depósito. Una capa delgada de grasa sobre la superficie del molde formará una junta impermeable entre la placa de vidrio y la parte superior de aquel. Calcúlese el volumen de éste, en pies 3, multiplicándose el peso del agua (en gramos) empleado para llenar el recipiente por el volumen unitario del agua (en mililitros por gramo) a la temperatura observada, tomada de la Tabla No.1 y dividiendo el resultado por ml/pie 3. Repítase este

3 E procedimiento hasta que se tengan tres valores para el volumen del recipiente con una amplitud máxima de variación de dm 3 ( pies 3 ). Repítase el procedimiento para cada uno de los moldes que van a emplearse en la calibración de comprobación. - Ensayos para verificar la calibración.- Colóquese el aparato con el balón sobre una superficie horizontal relativamente lisa y hágase una lectura inicial en el indicador de volumen. Transfiérase el aparato a uno de los moldes y hágase la lectura sobre el indicador de volumen cuando la membrana de caucho llene completamente el molde. Aplíquese presión al líquido en el aparato hasta que no haya cambio alguno en el indicador de volumen. Anótese la presión. Según el tipo de aparato, esta presión puede llegar a ser tan alta como de 49 kpa (5 lb/pulg²). Generalmente será necesario colocarle una sobrecarga al aparato para evitar que se levante. Anótese el peso total agregado. La diferencia entre las lecturas inicial y final del indicador de volumen será el volumen del molde. Podrá quitarse del molde la membrana aplicando un vacío parcial al líquido en el aparato. Repítase el procedimiento para otros recipientes. Nota 1: Si el molde o el recipiente de calibración son herméticos, puede ser necesario proporcionarle un escape al aire para evitar resultados erróneos, ya que la membrana de caucho puede atrapar aire dentro del recipiente y causar errores en la medida del volumen. Después de hallado el volumen del molde con agua, y antes de insertar la membrana de caucho, deberán proveerse pequeños agujeros para el escape del aire colocando cuerdas de diámetro pequeño sobre el borde del recipiente y hacia la parte inferior de la cara interior, ligeramente más allá del centro del molde. Esto permitirá que el aire atrapado escape durante el llenado del depósito con la membrana. Si dicho procedimiento es requerido en el laboratorio, puede ser necesario usar un procedimiento similar en suelos densos. Nota 2: En ensayos en el campo los pesos adicionales (sobrecargas) aumentarán el esfuerzo en el suelo no soportado y circundante al hueco y tenderán a causar deformaciones. El esfuerzo puede reducirse empleando una placa para la base.

4 E Nota 3: Antes de ejecutar cualquier medida puede ser necesario distensionar la membrana y remover las burbujas de aire que se adhieren al interior de ésta. 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Prepárese la superficie del orificio para el ensayo, de manera que quede razonablemente plana. Instálese el aparato en el sitio de ensayo y hágase una lectura inicial del indicador de volumen del vaso calibrado, empleando la misma presión sobre el líquido en el depósito y el mismo peso de sobrecarga usado en la calibración de comprobación. Luego de efectuada esta lectura inicial sobre el indicador de volumen, márquese el contorno del aparato sobre el sitio del orificio de ensayo. Anótese la presión empleada, la magnitud de la sobrecarga, y la lectura inicial del volumen. Si el aparato fue calibrado con una placa de base, ésta deberá mantenerse en el sitio durante el ensayo. 4.2 Remuévase el aparato del sitio y excávese un orificio centrado dentro de la marca delineada para el aparato. Téngase cuidado al excavar el hueco, de manera que el suelo alrededor del borde superior del mismo no se altere. Colóquese todo el suelo removido del agujero en un recipiente hermético para las determinaciones de peso y de humedad. El hueco del ensayo deberá tener el volumen mínimo indicado en la Tabla No.2. Huecos de tamaños mayores proporcionarán mayor precisión y deberán usarse cuando sea posible. Las dimensiones del hueco de ensayo están relacionadas con el diseño del aparato y con la presión empleada; en general, estas dimensiones deberán aproximarse a las empleadas en el procedimiento de comprobación de la calibración. 4.3 Después de excavar el orificio, colóquese sobre éste el aparato, en la misma posición empleada para la lectura inicial, e ínflese la membrana flexible dentro del hueco. Aplíquese la sobrecarga y la presión del líquido en el depósito que se usaron durante el procedimiento de verificación de la calibración. Anótese la lectura del indicador de volumen. La diferencia entre esta lectura y la inicial obtenida en el numeral 4.1., es el volumen del hueco de ensayo. 4.4 Determínese el peso del suelo húmedo extraído del orificio con aproximación a 5 g, (0.01 lb). Mézclese completamente el suelo, elíjase una muestra para contenido de humedad, de acuerdo con la Tabla No.2, y determínese su peso con aproximación a 0.1 g. Séquese la muestra para humedad hasta peso constante a 110 ± 5 C (230 ± 9 F) y determínese su peso seco con aproximación a 0.1 g.

5 E CALCULOS 5.1 Calcúlese la humedad del suelo, w con aproximación del 1 % en la siguiente forma: Peso de Agua w = x 100 Peso de suelo seco TABLA No.1 VOLUMEN DEL AGUA POR GRAMO CON BASE EN LA TEMPERATURA. Temperatura Volumen de agua, C F ml x gr

6 E TABLA No.2 VOLUMEN MINIMO DEL ORIFICIO DE ENSAYO Y TAMAÑO MINIMO DE MUESTRA PARA HUMEDAD EN BASE EN EL TAMAÑO MAXIMO DE LA PARTICULA. Tamaño máximo Volumen mínimo Tamaño mínimo de la de partículas del orificio de ensayo muestra para humedad mm (Alterno) cm 3 (pies 3 ) g 4.75 (No.4) 700 (0.025) (½") 1400 (0.050) (1") 2100 (0.075) (2") 2800 (0.100) (2½") 3800 (0.135) Calcúlese el peso unitario húmedo, o W 1 del suelo extraído del hueco del ensayo, en g/ml ó en lb/pie 3, en la siguiente forma: W 1 = Peso del suelo húmedo en g (lb) Volumen del hueco en ml (pies 3 ) - Para pasar de g/ml a lb/pie 3 o viceversa, puede usarse el factor de conversión Calcúlese el peso unitario seco, d, del suelo extraído del hueco de ensayo en g/ml (lb/pie 3 ), W 1 d = x 100 w Conviértase el peso unitario de g/ml a kg/m Puede ser deseable expresar el peso unitario suelto en el sitio como porcentaje con respecto a otro peso unitario, por ejemplo el peso unitario máximo obtenido mediante el Proctor Normal o el Modificado.

7 E INFORME El informe deberá incluír: - Sitio del ensayo. - Cota del sitio. - Volumen del orificio, m 3. - Peso unitario húmedo en el sitio, kg/m 3 (lb/pie 3 ). - Peso unitario seco, en el sitio kg/m 3 (lb/pie 3 ) Nota 4: En suelos blandos o débiles y cuando la presión aplicada al líquido en el depósito pueda deformar el hueco de ensayo hasta el punto de dar un volumen errado, deberá modificarse el dispositivo y emplear menor sobrecarga y menor presión sobre el líquido en el depósito, o puede ser necesario recurrir a otro método para determinar el peso unitario, como el del Cono de Arena, Norma INV E CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS AASHTO T 205 ASTM D 2167