ENSAYOS DE SUELOS PARA CARRETERAS

MUESTREO DE SUELOS

Obtener la cantidad necesaria de suelo, en condiciones alteradas o inalteradas para realizar ensayos de laboratorio.

Este muestreo se debe realizar con personal tcnico especializad, objeto tomar muestras representativas.

POZOS A CIELO ABIERTO.

Mtodo til para obtener muestras ms representativas, tanto inalteradas como alteradas.

SONDEOS.Este mtodo se utiliza para obtener muestras de profundidades mayores a los 5.0 m. ( 10.0 25.0 m ), para esto de deben utilizar equipos de perforacin tanto a percusin como a compresin hidrulica.

La toma de muestras de suelo o muestreo merece mucha atencin, puesto que el resultado de anlisis tendr validez nicamente si la muestra analizada es representativa del rea de estudio Para esto se debe tomar en consideracin la variabilidad de los suelos, tanto en la profundidad como en el rea sobre el terreno.

CUARTEO DE SUELOS (AASHTO T 248)

Reducir las muestras de suelo a cantidades menores viendo que las mismas sean representativas y lo ms homogneas posible. Este cuarteo se lo debe realizar tanto en campo como en laboratorio

El mtodo de preparacin de los sedimentos depende de la consolidacin (grado de cementacin de las partculas), carcter fsico y constitucin mineralgica de la muestra.

Sedimentos no consolidados no requieren trituracin, en cambio, sedimentos consolidados y rocas gneas y metamrficas deben ser trituradas para liberar las partculas individuales o ser estudiados en seccin transparentes

PORCENTAJE DE HUMEDAD NATURAL E HIGROSCPICA (AASHTO T 265)

Determinar el porcentaje de humedad contenida en los suelos, de la fraccin que pasa el tamiz N 10.

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo, est formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higrscpica.

La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire. Una de las caractersticas ms importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura ms fina), como por ejemplo cambios de volumen, cohesin estabilidad mecnica.

GRANULOMETRA DE SUELOS POR TAMIZADO (AASHTO T 27)

Determinar el tamao de las partculas de un suelo por tamizado, utilizando mallas de abertura cuadrada.

CANTIDADES APROXIMADAS DE MUESTRAS DE SUELOS PARA ENSAYOS DE GRANULOMETRIATamao MximoCantidad de Material en gr.

2"6000 6500

1 1/2"4500 5000

1"3000 3500

3/4"2300 2800

3/8"1200 1500

No. 4500

No. 10100

Se llama tambin Curva Granulomtrica, se la grafica en base al anlisis granulomtrico realizado.

Curva Granulomtrica

LIMITES DE CONSISTENCIA LIMITE LQUIDO (AASHTO T 89)

Determinar el Porcentaje de Humedad contenida en un suelo, a partir del cual deja de comportarse como un material plstico y pasa a ser lquido.

Los lmites de Consistencia son lmites convencionales mediante los cuales se definen unos estados concretos de la evolucin de un suelo arcilloso segn sea su contenido en agua. Es decir los lmites de consistencia son una medida bsica de la naturaleza de un de grano fino suelo. Dependiendo de contenido en agua del suelo, pueden aparecer en cuatro estados: slido, semislido, plstico y lquido; y entre estos estados se encuentran los 3 lmites: limite lquido, plstico y de contraccin.

El lmite lquido (LL) es el contenido en agua donde un suelo cambia de lquido al comportamiento plstico. La prueba de lmite lquido original de Atterberg implicada mezclando una palmadita de la arcilla en un poco tazn de fuente redondo-basado de la porcelana del dimetro del 10-12cm. Un surco fue cortado a travs de la palmadita de la arcilla con una esptula, y el tazn de fuente entonces fue pulsado muchas veces contra la palma de una mano.

LIMITES DE CONSISTENCIA LIMITE PLASTICO e INDICE DE PLASTICIDAD (AASHTO T 90)

Determinar el % de humedad de un suelo que se halla en estado de Consistencia Plstica o semislido.

En cada estado la consistencia el comportamiento de un suelo es diferente y as sus caractersticas de la ingeniera tambin varan. As, el lmite entre cada estado se puede definir un cambio en el comportamiento del suelo. s. Estos lmites fueron creados cerca Albert Atterberg, a Sueco qumico. Fueron refinados ms adelante cerca Arturo Casagrande.

El lmite plstico (LP) es el contenido en agua donde el suelo comienza a exhibir comportamiento plstico. Un hilo de rosca del suelo est en su lmite plstico cuando se rueda a un dimetro de 3 milmetros y se desmenuza. Para mejorar consistencia, una barra de 3 milmetros de dimetro es de uso frecuente calibrar el grueso del hilo de rosca al conducir la prueba.

El ndice de la plasticidad (IP) es una medida de la plasticidad de un suelo. El ndice de la plasticidad es el tamao de la gama de los contenidos en agua donde el suelo exhibe caractersticas plsticas. El pi es la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico (IP = LL-PL). Los suelos con un alto pi tienden para ser arcilla, sos con un pi ms bajo tienden para ser lgamo, y sos con un pi de 0 tienden para tener poco o nada de lgamo o de arcilla.

GRAVEDAD ESPECFICA DE SUELOS METODO DEL PICNOMETRO (AASHTO T 100)

Determinar la Gravedad Especfica (Peso Especfico) del suelo, de la fraccin fina ( pasa tamiz No. 10 )

Una vez efectuado el cribado del rido puede dibujarse su curva granulomtrica tomando en abscisas las aberturas de los tamices y en ordenadas, los porcentajes que pasan por cada tamiz, en volumen absoluto. Generalmente se emplea papel semilogaritmico.

GRAVEDAD ESPECFICA DE SUELOS ( PESO ESPECFICO ) METODO DEL CESTO (AASHTO T 85)

Determinar la Gravedad especfica ( Peso especfico ) de la fraccin gruesa del suelo ( AG ) retenida en el tamiz No. 10.

La gravedad especfica de las partculas de suelo, denotada como Gs, es una propiedad fundamental necesaria para la definicin de algunas propiedades fsicas de los suelos. sta se define como:

Por tanto:

En donde:El valor de Gs depende de la composicin mineralgica de las partculas que constituyen el suelo; algunos valores tpicos se dan en la tabla:Tipo de SueloGs

Grava, arena y limo2.65

Arcilla inorgnica2.70

Arcilla orgnica2.60

Turba amorfa2.00

Turba fibrosa1.50

PESO UNITARIO Y % DE VACIOS EN SUELOS (ASSHTO T 19)

Determinar el Peso Unitario ( Peso / Volumen ) de los suelos y el % de vacos del mismo, en condicin de secado al Ambiente

El peso unitario es el peso de la unidad de volumen de material a granel en las condiciones de compactacin y humedad es que se efecta el ensayo, expresada en kg/m3. Aunque puede realizarse el ensayo sobre agregado fino y agregado grueso; el valor que es empleado en la prctica como parmetro para la dosificacin de hormigones, es el peso unitario compactado del agregado grueso.

El Porcentaje de Vacos es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partculas de agregados, depende del acomodo de las partculas por lo que su valor es relativo como en el caso del peso unitario.

LMITES DE CONTRACCIN (AASHTO T 92)

Determinar las siguientes caractersticas de los suelos:

A.- Contenido de Humedad:A una muestra de suelo seco, se debe aadir agua hasta llegar a un porcentaje de Humedad igual al de su Lmite Lquido.

B.- Lmite de Contraccin:Contenido se agua mxima calculada, en la cual una reduccin de una cantidad de agua, no cambiar el volumen de la masa slida

C.-Relacin de Contraccin:Es la relacin entre un volumen dado y el cambio correspondiente de agua por encima del lmite de contraccin.

D.-Cambio Volumtrico:Es la disminucin del volumen de la masa de suelo, correspondiente al contenido de agua que se reduce en un porcentaje dado al del lmite de contraccin.

E.-Contraccin Lineal:Es la disminucin de una porcin de masa de suelo cuando el agua contenida, se reduce en un porcentaje dado al del lmite de contraccin.

Los suelos susceptibles de sufrir grandes cambios de volumen cuando se someten a cambios en su contenido de humedad, son problemticos, si se usan para rellenos en carreteras o en ferrocarril, o si se utilizan para la fundacin de elementos estructurales. Los cambios de volumen pueden motivar ondulaciones en las carreteras y grietas en las estructuras debido a que los cambios de volumen usualmente no son uniformes.

COMPACTACION PROCTOR MODIFICADO (ASSHTO T 180)

Este ensayo tiene por objetivo el determinar la relacin entre la Densidad Seca de suelos compactados vs. % de Humedad.

COMPACTACION PROCTOR NORMAL (ASSHTO T 99)

Este ensayo tiene por objetivo el determinar la relacin entre la Densidad Seca de suelos compactados vs. su % de humedad.

Se entiende por compactacin de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades mecnicas por medios mecnicos. Se distingue de la consolidacin de los suelos en que, en este ltimo proceso el peso especfico del material crece gradualmente bajo la accin natural de cargas impuesta que provocan expulsin de agua por un proceso de difusin; ambos procesos involucran disminucin de volumen, por lo que el fondo son equivalente.

La importancia de compactacin de los suelos estriba en aumento de resistencia y disminucin de capacidad de deformacin que peso especfico seco, disminuyendo sus vacos. Por lo general, las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artifciales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar al terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arenas sueltas.

Los mtodos usados para la compactacin de suelos dependen del tipo de los materiales con los que se trabaje en cada caso, con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena, se compactan eficientemente por mtodos vibratorios, en tanto que los suelos plsticos el procedimiento de carga esttica resulta el ms ventajoso. En la prctica, estas caractersticas reflejan en los equipos disponibles para el trabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumticos o pata de cabra. En las ltimas pocas los equipos de campo han tenido gran desarrollo y hoy existen en gran variedad de sistemas o pesos, de manera que el ingeniero tiene la posibilidad de elegir entre muchos, los implementos adecuados a cada caso particular

DENSIDAD EN SITIO METODO DEL CONO DE ARENA (AASHTO T 191)

Determinar la Densidad y el % de Humedad del suelo natural o de un estrato de suelo previamente compactado.

Es el mtodo lejos ms utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partculas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometra redondeada y comprendida entre las mallas N 10 ASTM (2,0 mm.) y N 35 ASTM (0,5 mm.).

DENSIDAD EN SITIO METODO DEL VOLUMENOMETRO (AASHTO T205)

Determinar la Densidad y el % de Humedad en suelos finos, en condiciones naturales o como estratos compactados.

El procedimiento para el mtodo del globo de hule es similar al del mtodo del cono de arena se hace un agujero de prueba y se determina el pso hmedo del suelo retirado del agujero y su contenido de agua. Sin embargo, el volumen del agujero se determina introduciendo a este globo de hule lleno con agua de un recipiente calibrado, del cual el volumen se lee directamente. El peso especifico seco del suelo compactado se determina usando la ecuacin.

GRANULOMETRA DE LAS PARTCULAS DEL SUELO POR HIDROMETRA (AASHTO T 88)

Determinar el tamao de las partculas finas de un suelo, por medio de un proceso de sedimentacin. Para poder realizar el ensayo, previamente se debe contar con la siguiente informacin:

Planilla de calibracin del Hidrmetro 152 H, con datos de Lectura ( R ) y profundidad efectiva ( L ). Planilla de Pesos especficos de 2.60 a 2.80 vs. Factor ( K ). Planilla de Pesos especficos vs. coeficiente ( a ). Planilla de factores de correccin por temperatura de 10 C a 30 C.

PENETRACIN NORMAL ( S.P.T. ) (AASHTO T 206)

Determinar la capacidad soporte del subsuelo, mediante la penetracin a percusin de un tubo muestreador de paredes divisibles, registrndose el No. de golpes por penetracin.

El SPT (standard panetration test) o en sayo de penetracin estndar es un tipo de prueba de penetracin dinmica que es empleado para realizar ensayos en terrenos que se requiere realizar un reconocimiento geotcnico.

Es la prueba o ensayo que ms se utiliza para realizar sondeos y se realiza en el fondo de la perforacin.

Este consiste bsicamente en medir el nmero de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (hueca y cilndrica) que posee un dimetro exterior de 51 mm e interior 35mm, que permite realizar tomas de muestra naturalmente alterada en su interior.

El peso de la masa est normalizado, as como la altura de cada libre siendo esto respectivamente 63.5 kg. (622.72 N) y 76.2 cms.

Este ensayo de penetracin dinmica se realiza en el interior de sondeos durante la perforacin. Permite obtener un valor de N de resistencia a la penetracin, correlacionable con parmetros geotcnicos como la densidad relativa, el ngulo de rozamiento, la carga admisible y los asientos en los suelos granulares. En este ensayo tambin se obtiene una muestra alternada, para realizar ensayos de identificacin en laboratorio.

El ensayo puede ejecutarse prcticamente en todo tipo de suelos, incluso en roca muy alterada, aunque en los suelos granulares donde se realiza preferentemente: la dificultad de obtener muestras inalteradas en este tipo de suelos aade relevancia al SPT.

RELACION SOPORTE CALIFORNIA (C.B.R) (ASSHTO T 193)

Determinar el valor de Soporte Relativo e Hinchamiento de los suelos tomando como material de comparacin la piedra triturada.

La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte () de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad ptima y niveles de compactacin variables. Es un mtodo desarrollado por la divisin de carreteras del Estado de California (EE.UU.) y sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos.El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relacin de soporte. El (%) , est definido como la fuerza requerida para que un pistn normalizado penetre a una profundidad determinada, expresada en porcentaje de fuerza necesaria para que el pistn penetre a esa misma profundidad y con igual velocidad, en una probeta normalizada constituida por una muestra patrn de material chancado.La expresin que define al , es la siguiente:

De la ecuacin se puede ver que el nmero , es un porcentaje de la carga unitaria patrn. En la prctica el smbolo de (%) se quita y la relacin se presenta simplemente por el nmero entero.Usualmente el nmero , se basa en la relacin de carga para una penetracin de , sin embargo, si el valor de a una penetracin de . () es mayor, el ensayo debe repetirse. Si en un segundoj ensayo se produce nuevamente un valor de mayor de de penetracin, dicho valor ser aceptado como valor del ensayo. Los ensayos de se hacen sobre muestras compactadas con un contenido de humedad ptimo, obtenido del ensayo de compactacin Proctor.Antes de determinar la resistencia a la penetracin, generalmente las probetas se saturan durante para simular las condiciones de trabajo ms desfavorables y para determinar su posible expansin.En general se confeccionan como mnimo, las que poseen distintas energas de compactacin (lo usual es con , y ). El suelo al cual se aplica el ensayo, debe contener una pequea cantidad de material que pase por el tamiz de y quede retenido en el tamiz de Se recomienda que esta fraccin no exceda del .

DENSIDADES EN TROZOS INALTERADOS

Tiene por objeto determinar las caractersticas, ( % de Humedad Natural, Densidad Hmeda, Densidad Seca, Peso Especfico, Relacin de Vacos y % del Grado de Saturacin ), en trozos inalterados de suelos finos.

Las muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de conservar su estructura natural y cuyas condiciones, fundamentalmente la densidad natural y la humedad natural, han sufrido cambios mnimos despreciables en comparacin a su estado in situ. Para obtener estas muestras se puede realizar; Monolitos labrados a mano. Muestreadores Shelby, etc.