anexo e explor y ensayos

5/26/2018 Anexo E Explor y Ensayos

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NEXO EEXPLOR CIONES DE C MPO Y ENS YOS IN SITU


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Diseo Moderno de Pavimentos Anexo E

S. MINAYA & A. ORDOEZ 271

E1

Descripcin e Identificacin de Suelos

Procedimiento Visual-Manual

(Documento Referencial: ASTM D 2488)

E1.1 INTRODUCCIN

La identificacin visual, es el reconocimiento preliminar del suelo sin necesidad de empleo deequipos o ensayos de laboratorio. Mas tarde, los ensayos de laboratorio confirmarn y

permitirn precisar la informacin obtenida del terreno.

Esta identificacin es una etapa inicial para el estudio de Mecnica de Suelos, que permitetomar decisiones y ajustar el programa de investigacin. Los trminos bsicos para designar alos tipos de suelos son: grava, arena, limo y arcilla; sin embargo, en la naturaleza los suelosson una mezcla de dos o ms de stos y a veces contienen una cantidad de materia orgnica.Sin embargo, es posible identificar el componente predominante y asignarles el trmino bsico.Por ejemplo, una arena limosa tiene las propiedades de una arena, con una cantidadimportante de limo; un limo orgnico est compuesto prioritariamente por limo, pero contieneuna cantidad significativa de materia orgnica.

E1.2 DEFINICIONES

La American Society for Testing and Materials (ASTM) define los diferentes tipos de sueloscomo:

Bloques: Partculas de roca mayores que 12 (300 mm).

Boleos: partculas de roca menores que 12 (300 mm), pero mayores que 3 (75 mm)

Grava- suelo que pasa la malla de 3" (75 mm) y es retenida en la malla No.4 (4.75 mm); tienelas siguientes subdivisiones:

grava gruesa: pasa la malla de 3" (75 mm) y es retenida en la malla de 3/4" (19 mm).grava fina: pasa la malla de 3/4" y es retenida en la malla No.4 (4.75 mm).

Arena: partculas de roca que pasan la malla No.4 (4.75mm) y son retenidas en la mallaNo.200 (75 m), tiene las siguientes subdivisiones:

arena gruesa: pasa la malla No.4 (4.75mm) pero se retiene en la malla No.10 (2mm).

arena media: pasa la malla No.10 (2mm) pero es retenida en la malla No.40 (425 m).arena fina: pasa la malla No.40 (425 m) pero es retenida por la malla No.200 (75 m).


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Arcilla: suelo que pasa la malla No. 200 (75 m) que presenta plasticidad dentro de un rangode contenidos de humedad y que es resistente en estado seco.

Arcilla orgnica: es una arcilla con suficiente contenido orgnico como para influenciar en laspropiedades de suelo. Para su clasificacin, una arcilla orgnica es un suelo que podra serclasificado como arcilla, excepto cuando el valor de su lmite lquido despus del secado seamenor del 75% del valor de su lmite lquido antes de su exposicin al secado.

Limo: suelo que pasa la malla No.200 (75 m); no tiene propiedades plsticas o tiene muypoca plasticidad, y que en estado seco no tiene resistencia.

Limo orgnico: es un limo con suficiente contenido orgnico como para influenciar en laspropiedades de suelo. Para su clasificacin, un limo orgnico es un suelo que podra ser clasi-ficado como un limo excepto cuando su valor de lmite lquido despus de su exposicin alsecado sea menor del 75% de su valor de lmite lquido antes de su exposicin al secado.

Turba: es un suelo compuesto en primer lugar por un tejido vegetal en diferentes etapas dedescomposicin, usualmente con un olor orgnico, de color marrn oscuro a negro, deconsistencia y textura que vara de fibrosa a amorfa.

El procedimiento visual-manual describe e identifica los suelos con los siguientes simbolos:

G grava (gravel)S arena (sand)M limo (silt)C arcilla (clay)O material orgnico (organic)Pt turba (peat)W bien gradada (well graded)P pobremente gradada (poorly graded)

E1.3 DESCRIPCIN E INFORMACIN DE SUELOSEn comparacin a los suelos finos, los suelos granulares son ms fciles de identificar. Enterreno se considera un tamao de 5 mm. para separar las gravas de las arenas.

Angularidad

Describe la angularidad de la arena (solamente de la arena gruesa), grava, bolones y cantos.Los describe como angular, subangular, subredondeado o redondeado, de acuerdo con loscriterios de la tabla E1.1 y la foto E1.1.


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Tabla E1.1 Criterios de angularidad

Descripcin CriterioAngular Partculas que tienen bordes afilados y son relativamente planas

en los lados con superficies speras.Subangular Partculas que son similares a la descripcin angular pero que

tambin tienen bordes redondeados.Subredondeada

Partculas que son ligeramente planas en los lados pero quetienen esquinas y bordes bien redondeados.

Redondeada Partculas que tienen los lados ligeramente curvados y no tienenbordes.

Forma

Describe la forma de la grava, cantos rodados y boleos como chatas, alargadas, o chatas yalargadas si renen los criterios de la Tabla E1.2 y la Figura E1.2.

Tabla E1.2. Criterios para definir la forma de las partculas

Descripcin Criterio

Chata Partculas con relacin ancho/espesor > 3Alargada Partculas con relacin largo/ancho > 3Chata y alargada Partculas que cumplen con ambos criterios

ancho

espesor

largo

Foto E1.1:Angularidad de laspartculas.

Figura E1.2: Criteriopara la forma de lapartcula


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ColorDescribe el color. El color es una propiedad importante para la identificacin de suelosorgnicos, y dentro de determinada localidad, puede ser til para la identificacin de materiales

de origen geolgico similar. Si la muestra contiene estratos o fragmentos de colores variados,esto debe anotarse y se deben describir todos los colores representativos. El color debedescribirse para muestras hmedas. Si el color representa una condicin seca, este hecho sedebe establecer en el reporte.

OlorDescribe si el olor es orgnico o inusual. Los suelos que contienen una cantidad considerablede material orgnico, usualmente tienen un olor caracterstico de vegetacin descompuesta.Esto aparece principalmente en muestras frescas, pero si las muestras estn secas, el olor casisiempre podra revivirse exponiendo a temperatura alta la muestra humedecida. Se debedescribir si el olor es inusual (producto derivado del petrleo, qumicos y similares).

Condicin de HumedadDescribe la condicin de humedad como seca, hmeda o muy hmeda de acuerdo a loscriterios de la tabla E1.3.

Tabla E1.3. Criterios para describi r la condic in de humedad

Descripcin CriterioSeco Ausencia de humedad, polvorienta y seca al tacto.Hmedo Hmeda sin presencia visible de agua.Muy hmedo Visibilidad de agua, usualmente el suelo est

cubierto de una capa de agua.

ConsistenciaPara un suelo intacto de grano fino, se describe la consistencia como muy suave, suave, firme,dura y muy dura, de acuerdo a los criterios de la tabla E1.4. Esta observacin es inapropiada

para suelos con cantidad considerable de grava.Tabla E1.4. Criterios para describi r la consis tencia

Descripcin CriterioMuy suave El pulgar penetrar en el suelo ms de 1 (25 mm).Suave El pulgar penetrar en el suelo alrededor de 1(25 mm).Firme El pulgar se hundir en el suelo alrededor de 1/4 (6 mm).Duro El pulgar no se hundir en el suelo pero la ua del pulgar

se hundir levemente.

Muy duro La ua del pulgar no se hundir en el suelo.


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Cementacin

Describe la cementacin de suelos intactos de grano grueso como dbil, moderada o fuerte, de

acuerdo a los criterios de la tabla E1.5.

Tabla E1.5. Criterios para describi r la cementacin

Descripcin CriterioDbil Se desmorona o se rompe al manipularse o con una ligera

presin del dedo.Moderada Se desmorona o se rompe con una presin fuerte del

dedo.Fuerte No se desmorona o se rompe a la presin con el dedo.

Estructura

Describe la estructura de suelos naturales de acuerdo a los criterios de la tabla E1.6.

Rango de las partculas

Para componentes de grava y arena, describe la escala del tamao de las partculas dentro de

cada componente. Por ejemplo, alrededor del 20% de grava fina a gruesa, alrededor de 40%de arena fina a gruesa.

Tabla E1.6. Criterios para describi r la estructura

Descripcin CriterioEstratificada Alterna estratos de materiales o colores variados con

estratos de al menos 6 mm de espesor.Laminada Alterna estratos de material o color variados con las capas

menores de 6 mm de grosor.Fisurada Fisuras a lo largo de los planos de fractura definidos con unapequea resistencia a fracturarse.

De superficiefisurada

Planos fisurados que aparecen pulidos o lisos, algunasveces estratificados.

Macizo Suelo cohesivo que puede romperse en pequeos terronesangulares y que resisten una desintegracin adicional.

Cristalizados Inclusin de pequeas bolsas de diferentes clases de suelo,como por ejemplo, pequeos lentes de arena esparcidos poruna masa de arcilla; anote el grosor.

Homognea El mismo color y apariencia en toda la muestra.


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Tamao mximo de partcula

Describe el tamao mximo de la partcula encontrada en la muestra, de acuerdo a la siguiente

informacin:

Tamao de arenaSi el tamao mximo de la partcula es arena se debe describir como fina, media o gruesa.Por ejemplo, tamao mximo de la partcula: arena media.

Arena gruesa

Arena media

Arena fina


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Tamao de grava

Si el tamao mximo de la partcula es grava, se debe describir el tamao mximo de

partcula, como la partcula que pasa la malla de abertura menor, Por ejemplo, tamaomximo de partcula de 1, significa que pasa el tamiz de 1pero no la de . Unejemplo de gravas se muestra en la siguiente foto.

Tamao de canto rodado o boleo

Si el tamao mximo de la partcula es del tamao de un canto rodado o un boleo; describela dimensin mxima de la partcula ms larga. Por ejemplo: dimensin mxima, 18' (450mm).

Tamao de bloques o boleoSi el tamao mximo de la partcula es un canto rodado o un boleo; se mide la dimensinmxima de la partcula mayor. Por ejemplo: dimensin mxima, 18 (450 mm).

Dureza

Describe la dureza de la arena gruesa y partculas mayores, se les denomina dura. Durosignifica partculas que no se rajan, fracturan o desintegran bajo el golpe de un martillo.

Reaccin con el HCl

Describe la reaccin con el HCl como nula, dbil y fuerte, de acuerdo a los criterios de la tablaE1.7. Debido a que el carbonado de calcio es un agente cementante comn, es importante unreporte de su presencia sobre la base de la reaccin con el cido clorhdrico diluido.


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Tabla E1.7. Criterios para describ ir l a reaccin con HCl

Descripcin CriterioNula Sin reaccin visible.Dbil Alguna reaccin, con burbujas que se forman lentamente.Fuerte Reaccin violenta, con burbujas que se forman

inmediatamente.

Nota

Se puede anotar comentarios adicionales como la presencia de races o huecos de races,dificultades al taladrar o al hacer perforaciones, al cavar una zanja o al hacer una perforacin, ola presencia de mica.

E1.4 PROCEDIMIENTO E IDENTIFICACIN DE SUELOS DE GRANO FINO

Para realizar este ensayo se debe eliminar el suelo retenido en la malla N40 (eliminar arenasmedias y gruesas). Para identificar la presencia de limos o arcillas, se recurre a los siguientesensayos:

Reaccin a la Agitacin o Dilatancia

Se selecciona una cierta cantidad de suelo, aproximadamente 5 cc., si es necesario debeaadirse agua. Con ayuda de una esptula se amasa y forma una bolita de suelo, la que debecontener una humedad tal que el agua casi aparezca en la superficie. La muestra preparada secoloca en la palma de la mano y se sacude horizontalmente golpendola en forma reiterada yfuerte contra la otra mano.

Se debe observar la velocidad con que el agua aparece en la superficie del suelo. Los criterios

de clasificacin son ninguna, lenta y rpida, de acuerdo con la siguiente tabla:

Foto E1.2: Pruebade dilatancia


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Tabla E1.8: Criterios para describ ir la Dilatancia

Descripcin CriterioNinguna No hay cambios visibles en la superficie de la muestraLenta El agua aparece lentamente en la superficie de la muestra

durante la sacudida y no desaparece lentamente bajopresin.

Rpida El agua aparece rpidamente en la superficie de lamuestra durante la sacudida y desaparece rpidamentebajo presin.

Cuando el suelo tiene reaccin rpida al sacudimiento con unos pocos golpes, se puedeasegurar que se trata de un limo. Si la reaccin del suelo es muy lenta o no hay reaccin, esdecir, no hay cambio de forma en la pasta de suelo y el tiempo necesario para que el aguabrille en la superficie del suelo es mucho mayor, se puede concluir que se trata de una arcilla.

Reacciones intermedias no permiten identificar inmediatamente el suelo y por ello es necesariorecurrir a un ensayo de amasado para despejar la interrogante. Sin embargo, en el caso enque el tipo de suelo fino se pueda definir slo con el ensayo de dilatancia, es siempreconveniente continuar con el ensayo de amasado que se enuncia a continuacin.Nota:- Para el caso de arenas limpias muy finas la reaccin es muy rpida.

Ensayo de amasado o de tenacidad

El ensayo de amasado permite complementar el ensayo de dilatancia. Se toma la pasta y seamasa hasta alcanzar la consistencia de la masilla. Se forma un bastn hasta aprox. 3 mm. Seamasa nuevamente y se forma un bastn con las caractersticas dadas anteriormente. Conestas operaciones el contenido de humedad se reduce y la muestra adquiere una consistenciadura. Se repite hasta que el bastn se rompa en varias partes al ser amasado (foto E1.3).

La tenacidad se describe como baja, media o alta, segn el siguiente cuadro:

Foto E1.3:Prueba detenacidad


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Tabla E1.9: Criterios para describ ir la tenacidad

Descripcin CriterioBaja Slo se requiere una ligera presin para enrollar el bastn de tal manera

que llegue a su lmite plstico. El bastn y el grumo son frgiles y suaves.Media Se requiere una presin media para enrollar el bastn de tal manera que

llegue a su lmite plstico. El bastn y el grumo tienen una rigidez media.Alta Se requiere una considerable presin para enrollar el bastn de tal manera

que llegue a su lmite plstico. El bastn y el grumo tienen una rigidezbastante alta.

Cuanto mas tenaz es el rollito y cuanto mas duros son los trozos al desmoronarse, masimportante es la fraccin arcillosa del suelo.

Durante el ensayo se deben observar las caractersticas del suelo analizado.1. Resistencia que opone el suelo al amasado cuando est cerca de las condiciones de

ruptura descritas: una arcilla opone mucha resistencia al amasado, en cambio un limoopone una baja resistencia.

2. Plasticidad: durante el amasado el suelo est constantemente perdiendo humedad ydurante todo el proceso de amasado, el suelo se comporta plsticamente, pero deja dehacerlo una vez que alcanza la humedad que tiene el bastn al romperse.

3. Brillo: cuando se alcanza la rotura del bastn de suelo, se pueden unir sus partes al

oprimirlas entre s fuertemente con los dedos, se frota la superficie contra la ua y seobserva si brilla (las arcillas presentan una superficie brillante que va en aumento segnel crecimiento de la plasticidad, es decir, es ms brillante si la arcilla es ms plstica).

Resistencia en Estado Seco (a la disgregacin)

Se prepara una muestra de suelo, a la que se debe aadir agua si es necesario. Se deja secarla pastilla expuesta al sol y aire, probando despus su resistencia rompindola ydesmoronndola entre los dedos. La resistencia (en esta seco) aumenta con la plasticidad(presencia de arcilla).

Foto E1.4:Resistencia enestado seco


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La resistencia del suelo en estado seco, se puede describir segn la siguiente tabla:

Tabla E1.10: Criterios para describir la resistencia en estado seco

Descripcin CriterioNula La muestra seca se desmorona con slo la presin o la manipulacin.Baja La muestra seca se desmorona con poca presin.Media La muestra seca se rompe en pedazos o se desmorona con la presin

considerable con el dedo.Alta La muestra seca no puede romperse con la presin del dedo. Slo se

romper en pedazos entre el dedo pulgar y una superficie dura.Muy alta La muestra seca no puede romperse entre el pulgar y una superficie dura.

Resistencia en estado seco muy alta es caracterstica de las arcillas. Un limo inorgnico poseeuna resistencia en estado seco nula. Las arenas finas limosas y los limos tienen resistenciabaja.

Plasticidad

Basndose en las observaciones hechas durante el ensayo de tenacidad, describa la

plasticidad del material de acuerdo a los criterios dados en la siguiente tabla.

Tabla E1.11: Criterios para describi r la plasticidad

Descripcin CriterioNo plstica Un bastn de 3 mm no puede enrollarse con algn contenido de agua.Baja Un bastn puede apenas enrollarse y el grumo no se puede formar cuando

est ms seco de lo que su lmite plstico puede permitir.Media Un bastn es fcil de enrollar y no se requiere mucho tiempo para alcanzar

el LP. Un bastn no puede enrollarse despus de alcanzado el LP. El grumose desmorona cuando est ms seco que su LP.Alta Tiempo considerable en enrollar y amasar hasta alcanzar el LP. Un bastn

puede reenrollarse varias veces despus de alcanzar su LP. Se puedeformar un grumo sin que se desmorone, an ms seco que su LP.

Identif icacin de Suelos Finos con Pruebas Manuales

En la tabla E1.12 se compilan los tipos de suelos y su comportamiento ante las pruebas de

campo. En la tabla E1.13 se muestran las expresiones cualitativas y cuantitativas de la arcilla.


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Tabla E1.12: Identificacin de Suelos con Pruebas Manuales

Suelo Tpico Resistencia en

Estado Seco

Dilatancia Tenacidad Tiempo de

sedimentacin enprueba de dispersin

Limo arenoso ninguna a muy baja Rpida De dbil abaja

De 30 a 60 min

Limo muy baja a baja Rpida De dbil abaja

De 15 a 60 min

Limo arcilloso baja a media De rpida alenta

Media De 15 min. a variashoras

Arcilla arenosa baja a alta De lenta aninguna

Media De 30 seg. a variashoras

Arcilla limosa Media a alta De lenta aninguna Media De 15 min. a variashorasArcilla alta a muy alta Ninguna Alta De varias horas a dasLimo orgnico baja a media Lenta De dbil a

bajaDe 15 min. a variashoras

Arcilla orgnica Media a muy alta Ninguna Alta De varias horas a das

Tabla E1.13: Expresiones Cualitativas y Cuantitativas dela Consistencia de las Arcillas

Consistencia Caractersticas NSPT Resistencia a laCompresin

Simple qu(kg/cm2)

Identificacin de campo

Muy blanda 0 - 2 < 0.25 El puo puede penetrar en ellafcilmente varios centmetros

Blanda

Arcillas deformacinreciente, arcillasnormalmente

consolidadas

3 - 5 0.25 0.50 El pulgar puede penetrar en ellafcilmente varios centmetros

Media 6 - 9 0.50 1.00 El pulgar con esfuerzo moderadopuede penetrar en ella varioscentmetros

Firme o rgida

Arcillaspreconsolida-das resecadaso cementadas 10 - 16 1.00 2.00 El pulgar se encaja fcilmente

pero solo penetra con granesfuerzo

Muy rgida 17 - 30 2.00 4.00 La ua del pulgar se encajafcilmente

Dura

Arcillassobreconsolida-das > 30 > 4.00 La ua del pulgar se encaja con

dificultad


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E1.5 REPORTE DE CAMPO

El reporte de campo debe incluir el origen y los puntos indicados en la tabla E.14.

TABLA E1.14: LISTA DE CHEQUEO PARA DESCRIPCIN DE SUELOS

1. Nombre de grupo.2. Smbolo de grupo.3. Porcentaje de cantos rodados o boleos, o ambos (por volumen).4. Porcentaje de grava, arena o finos, o los tres (por peso seco).5. Rango del tamao de la partcula:

Grava - fina, gruesa.Arena - fina, media, gruesa.

6. Angularidad de la Partcula: angular, subangular, subredondeada, redondeada.7. Forma de la partcula: (si fuera apropiado) chata, alargada, chata y alargada.8. Tamao o dimensin mxima de la partcula.9. Dureza de la arena gruesa y de las partculas mayores.10. Plasticidad de finos: no plstica, baja, media, alta.11. Resistencia en estado seco: nula, baja, media, alta, muy alta.12. Dilatancia: nula, lenta, rpida.13. Tenacidad: baja, media, alta.14. Color: (en condicin hmeda).15. Olor: (mencionar slo si fuera orgnico o inusual).16. Humedad: seca, humedad baja, humedad alta.17. Reaccin con HCl: nula, dbil, fuerte.

Para muestras inalteradas:18. Consistencia (slo suelos de grano fino): muy suave, suave, firme, dura, muy dura.19. Estructura: Estratificada, laminada, fisurada, de plano de resbalamiento, lenticulada,

homognea.20. Cementacin: dbil, moderada, fuerte.21. Nombre local.22. Interpretacin geolgica.23. Comentarios adicionales: presencia de races o agujeros de races; presencia de mica,

yeso, etc.; superficie revestida de partculas de grano grueso, corrimientos odesprendimientos de agujeros de las paredes de las perforaciones, dificultad en laperforacin o excavacin, etc.

NotaSi se desea, los porcentajes de grava, arena y finos pueden establecerse en trminos queindiquen un rango de porcentajes tal y como sigue:

Trazos- Si presentan partculas en un estimado menor al 5%.Poco- 5 a 10%.

Pequeo- 15 a 25%.Mucho- 30 a 45%.Bastante- 50 a 100%.


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E1.6 EJEMPLOS

Grava arcillosa con arena y cantos rodados, GC, alrededor del 50% de grava fina a gruesa,

subredondeada a subangular; 30% de arena fina a gruesa subredondeada; 20% de finos conplasticidad media, resistencia en estado seco alto, dilatancia nula, resistencia media; la muestraoriginal de campo tiene aproximadamente 5% (por volumen) de cantos rodadossubredondeados y una dimensin mxima de 150 mm.Condiciones del lugar - Firme, homogneo, seco, marrn.Interpretacin geolgica - Lodo aluvial.

Grava bien graduada con arena (GW) - Alrededor del 75% de grava fina a gruesa, dura ysubangular; 25% de arena fina a gruesa, dura y subangular; una pizca de finos; tamaomximo, 75mm, marrn, seca; reaccin nula al HCl.

Arena limosa con grava (SM) - Alrededor del 60% es predominantemente arena fina; 25% sonfinos limosos con baja plasticidad, resistencia en estado seco lenta, dilatancia rpida y bajatenacidad. Con 15% de grava fina, dura y subredondeada, pocas partculas de gravafracturadas con un martillazo; tamao mximo, 25mm; no reacciona al HCl (Nota - El tamaode la muestra de campo es ms pequeo que el recomendado).

Condiciones in-situ - Firme, estratificada, contiene lentes de limo de 1 a 2 pulgadas (25 a50mm) de espesor, hmedo, marrn a gris; densidad natural 1.4 tn/m3, humedad natural 9%.Suelo Orgnico (OL/OH) - Alrededor del 100% de finos con plasticidad baja, dilatancia lenta,esfuerzo seco bajo y resistencia baja; hmedo, marrn oscuro, olor orgnico, reaccin dbil conel HCl.

Arena limosa con finos orgnicos (SM) - Alrededor del 75% de arena fina a gruesa, dura,subangular y rojiza; 25% de finos orgnicos y limosos marrn oscuro, no plsticos, conresistencia en estado seco nula y dilatancia lenta; hmeda, tamao mximo, arena gruesa,reaccin dbil al HCl.

Grava pobremente gradada con limo, arena, boleos y cantos rodados (GP-GM) - Alrededor del75% de grava fina a gruesa, dura, subredondeada a subangular; 15% de arena fina, dura,subredondeada a subangular; 10% de finos limosos no plsticos, hmedo, marrn, reaccinnula al HCl; la muestra de campo original tiene un aproximado de 5% (por volumen) de boleossubredondeados y duros y una pizca de cantos rodados duros y subredondeados, con unadimensin mxima de 18 pulgadas (450mm).


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E2

Ensayo de penetracin ligera, Dynamic Probing Light-DPL

y posteadora manual Iwan Auger

(Documento Referencial: DIN 4094)

E2.1 ENSAYO DE PENETRACIN LIGERA CON DPL

Los sondeos de campo permiten complementar la informacin recabada por otros medios deexploracin, como las calicatas. Los sondajes permiten identificar lmites entre estratos,

presencia de gravillas o cavidades. Los ensayos de penetracin permiten correlacionar laresistencia del suelo a la penetracin con su densidad relativa.

Se utiliza el Cono Ligero Alemn de acuerdo a la norma DIN 4094 incorporado en la NormaTcnica E0.50 de Suelos y Cimentaciones por el Ministerio de Transportes, Comunicaciones,Vivienda y Construccin. Dado que el cono alemn transmite la misma energa especfica queel Ensayo de Penetracin Estndar S.P.T. Norma ASTM D 1586; segn la norma DIN, no esnecesario utilizar otras correlaciones para la interpretacin de los resultados.

El equipo de cono ligero (foto E2.1) consiste de un cono de punta cnica de 90 y 2.2 cm de

dimetro. El martillo pesa 10 kg y la altura de cada es de 50 cm. El valor NDPLcorresponde alnmero de golpes para conseguir 10 cm de penetracin. El ensayo es continuo y se registranvalores cada 10 cm de profundidad. Por la cantidad de datos de la resistencia a la penetracineste ensayo es muy recomendado en cimentaciones. La foto E2.2 muestra la realizacin delensayo.

La principal limitacin del ensayo es la presencia de gravas en el subsuelo que altera losresultados o en el peor de los casos impide el ensayo. En la tabla E2.1 se muestra lasrelaciones entre la densidad relativa del suelo y su nmero de golpes del SPT, estascorrelaciones tambin pueden ser usadas cuando el equipo de penetracin es DPL.

E2.2 POSTEADORA MANUAL

El barrenador manual (posteadora o Iwan Auger) es una herramienta manual muy simple quese usa para perforaciones o sondajes en suelos blandos hasta una profundidad de 5 a 6 m. Laforma usual es un barrenador para arcilla semicilndrica de 10 cm. de dimetro, unido pormedio de una serie de varillas de extensin de 1m a un mango en forma de cruceta que sehace girar manualmente desde la superficie. Las cucharas acopladas en el extremo paraextraer muestras tienen diseo especial cuando se trate de suelos puramente cohesivos

(arcillas) o friccionantes (arenas).


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Foto E2.1.- Equipo de Penetracin Ligera, DPL,compuesto por cabezal, martillo y gua

Foto E2.2: Ensayos de penetracin l igera con cono.


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Tabla E2.1: Relaciones empricas de , Dr, y peso unitario de

suelos g ranulares normalmente consolidados basadosen ensayos SPT para profundidades menores de 6 m

Descripcin Muy Suelto Suelto Medio Denso Muy Denso

Densidad Relativa, Dr 0 0.15 0.35 0.65 0.85

SPT N70Fino, 0.075-0.425 mm 1-2 3-6 7-15 16-30 ?Medio, 0.425-2 mm 2-3 4-7 8-20 21-40 > 40Grueso, 2-4.750 mm 3-6 5-9 10-25 26-45 > 45

: Fino 26-28 28-30 30-34 33-38Medio 27-28 30-32 32-36 36-42 < 50Grueso 28-30 30-34 33-40 40-50

d(gr/cm3) 1.2-1.4 1.4-1.6 1.6-1.8 1.8-2.0

Foto E2.2.- Posteadoramanual Iwan Auger,compuesto por manivela,varillas y cuchara


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M O D E L O D E R E G I S T R O D E E X P L O R A C I O N E S

0 10 20 30 50

2.20 50

PROFUND.

(METROS)

TipodeSondeo

DESCRIPCION DEL MATERIAL

PROFUNDIDAD

(METROS) ENSAYO DE PENETRACION

LIGERA

Golpe x

10cm.

GRAFICA DE NClasificacinSUCS

0.10

CALICATA

A

CIELOA

BI

ERTO+PENETRACIN

LIGERA

1.10

0.90

1.90

0.10

GM

SM

0.50

0.70

0.30

4

0.200.20 5

0.309

0.400.40 4

0.507

0.600.60 12

0.7013

0.800.80 8

0.90

Arena limosa, humeda, con raicez, en estado suelto a semi-

compacto, cementado. Presencia de gravillas aisladas.

NDPLentre 4 a 12.

12

1.00 101.00

1.10 13

1.20 1.20 29

1.301.30 32

1.401.40 30

1.50

1.60

1.50 50

1.60 50

1.70

1.80

1.90 50

1.70 50

1.80 50

2.002.00 50

2.102.10 50

2.20

Gravas y pequeos cantos rodados en matriz limo arcillosa,

semi compacto, pobremente graduado, cementada, colorblnaco amarillento, con presencia de bolones

subredondeados de TM=8". Porcentaje de bolones de

10%. NDPLmayor de 50. Sin presencia significativa de sales

agresivas al concreto.

Cloruros : 102.56 ppm

>

>

>

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E3

Densidad de Campo con el Cono y la Arena

(Documento Referencial: ASTM D 1556)

E3.1 INTRODUCCIN

El ensayo mide la densidad del suelo in situ. Las normas de la referencia recomiendan lautilizacin de este mtodo en suelos con partculas no mayores de 2 de dimetro. La densidadnatural del terreno es de suma importancia para evaluar los resultados de capacidad de soporte(C.B.R.) sobre todo en subrasantes arcillosas o limosas.

Otra aplicacin de este ensayo es en los controles de compactacin de campo (conformacin deterraplenes, capas de afirmado, base y sub base) Conociendo la mxima densidad seca y elptimo contenido de humedad del suelo a compactar, se puede verificar el porcentaje decompactacin con este ensayo.

El ensayo permite medir la densidad del suelo. Se excava un hoyo en la zona de estudio, cuyomaterial retirado es pesado. El volumen del hoyo se obtiene de manera indirecta, con la densidadde la arena calibrada y el peso de arena que entra en el hoyo.

E3.2 EQUIPO DE COMPACTACIN

Cono de ArenaRecipiente que tenga un volumen aproximadamente igual o mayor a 3785 lt (1 gal).

Un utensilio desarmable que consiste en una vlvula cilndrica con un orificio de 12.7 mm dedimetro, que tiene un pequeo embudo de metal conectado a un recipiente de un galn en unextremo y a un embudo de metal (cono) en el otro extremo. La vlvula deber tener tapones paraprevenir que rote de una posicin completamente abierta a otra completamente cerrada. Verfigura E3.1.

Una placa cuadrado o rectangular metlico con hueco en el centro para recibir el cono, deber serplana en la base y deber tener espesor, rigidez suficiente y orillas de aproximadamente 10 a 13mm (3/8 a 1/2 pulg) de altura.

ArenaLa arena deber ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que discurra libremente.Cualquier graduacin puede ser usada, siempre que tenga un coeficiente de uniformidad(Cu=D60/D10) menor que 2, tamao mximo de partculas de 2.00 mm (malla N10) y menos del3% en peso que pase el tamiz 250 m (malla N60).


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Se recomienda el uso de arena consistente, de partculas naturales redondeadas osubredondeadas. La arena triturada o que tenga partculas angulares pueden no tener un libreescurrimiento, por lo que esta condicin puede causar una accin puente y por lo tanto imprecisin

en la determinacin de la densidad.

Figura E3.1: Equipo para el ensayo de cono de arena

Las normas recomiendan verificar la densidad de la arena cada 14 das como mximo, la razn esporque la mayora de las arenas tienen la tendencia de absorber humedad de la atmsfera. Unamuy pequea cantidad de humedad absorbida puede ocasionar una variacin sustancial en ladensidad de la arena. En zonas de alta humedad o donde la humedad cambia continuamente, ladensidad de la arena debe ser determinada ms frecuentemente que el mximo intervalo de 14das indicado.

BalanzasUna balanza de capacidad de 10 kg y sensibilidad de 2 gr y otra de capacidad de 200 gr ysensibilidad de 0.1 gr.

Equipo de SecadoHorno para determinar el contenido de humedad.

Peso de arena para llenar elcono y el surco de la placa

Placa base

3785 cm3(1 gal.)


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Equipo MiscelneoCuchillo, pico pequeo, cinceles, esptula pequea, cucharas para retirar el suelo del hoyo.Recipientes con tapas o bolsas de plstico que retengan la humedad del material. Recipientes

para pesar el suelo extrado del hoyo.

E3.3 CALIBRACIN

Antes de realizar el ensayo se deber conocer el peso de la arena en el recipiente contenedor,as como la densidad de la arena,

arena, que ser empleada en el ensayo.

Con anticipacin se deber calcular el peso de arena que entra en el cono y el surco de laplaca base.

Determinar el peso de arena a ser utilizada

Pesar el recipiente contenedor vaco, luego llenarlo con arena, retirar el exceso. Determine elpeso del recipiente con arena. Por diferencia se conoce el peso de la arena que ser empleadadurante el ensayo.

Determinar el peso de arena necesaria para llenar el cono

Llenar el contenedor con arena. Vierta el equipo sobre la placa base. Abrir la vlvula y dejarla quela arena fluya libremente. Tenga el cuidado de no golpear la mesa de ensayo, para no producirvibraciones.

Cierre la vlvula y retirar el equipo de densidad. Pese el equipo con la arena remanente y calcularla arena perdida. Esta prdida representa la masa de arena requerida para llenar el cono y elsurco de la placa base, W3.

Repita el ensayo por lo menos tres veces. El peso de arena usada es el promedio de las tresmediciones.

E3.4 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

- Nivele la superficie de estudio con ayuda de la placa base.- Asiente la placa base sobre la superficie nivelada; estando seguro que existe un buen

contacto entre la superficie del terreno y el borde del hueco central. Marcar la placa base ycontrolar que no haya movimiento durante el ensayo.

- Hacer un hoyo dentro del hueco de la placa base, cuidar no alterar el suelo que rodea elhueco. El volumen del hoyo ser lo suficientemente grande como para minimizar errores.

Los lados del hoyo tratarn de ser perpendiculares. El hoyo deber ser cuidado en loposible de cavidades, salientes y obstrucciones filudas ya que pueden afectar la precisin


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del ensayo. Los suelos que son esencialmente granulares requieren un cuidado extremo ypueden requerir excavaciones de forma cnica.

- Pesar el suelo retirado del hoyo inmediatamente o protegerlo contra prdida de humedad

hasta que se pese, Wsw. Tomar una muestra para determinar el contenido de humedadnatural.

- Limpiar el borde del hueco central de la placa base e invierta el contenedor de arena acopladoal cono (no olvidar que de antemano se debe conocer el peso del equipo con la arena queser utilizada en el ensayo, W1). Abrir la vlvula y dejar que la arena llene el hoyo, el cono y elsurco de la placa base. Tener cuidado de no golpear o vibrar el equipo o el terreno duranteeste paso. Cuando la arena deje de fluir, cierre la vlvula.

- Pese el equipo con la arena sobrante, W2.

E3.5 CLCULOS

Calcule el volumen del hoyo del ensayo como sigue:

arena

321 WWW=V

donde:V Volumen del hoyo del ensayo, cm3.W1 Peso de arena con equipo antes del ensayo , gr.

W2 Peso de arena con equipo al final del ensayo, gr.W3 Peso de arena para llenar el cono y placa base, gr.arena Densidad de arena, gr/cm3.

Calcular la densidad hmeda y seca del material ensayado como sigue:

V

W= swsw

+

1= swd

donde:V Volumen del hoyo de prueba, cm3.Wsw Peso del suelo natural retirado del hoyo, gr.sw Densidad natural del material ensayado gr/cm3.d Densidad seca del material ensayado.


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E4

Densidad de Campo con Mtodos Nucleares

ASTM D 2922

E4.1 OBJETO

Medir la densidad y humedad natural del terreno a ser evaluado. La evaluacin se puederealizar sobre suelos, suelo-agregado, bases tratadas con cemento o asfalto y carpetas derodadura. El procedimiento detallado en esta gua es aplicado al Densmetro Nuclear TroxlerRoadReadders modelo 3440.

Se coloca una fuente emisora y un detector de rayos gamma, sobre o dentro del material a serevaluado, las emisiones recibidas por los detectores se cuantifican. Estos mtodos son nodestructivos y de relativa facilidad para la realizacin del ensayo.

La intensidad de la radiacin detectada, depende en parte, del peso unitario del material. Lalectura de la misma se transforma en peso unitario hmedo mediante una curva de calibracin.Los resultados pueden variar debido a la composicin qumica, heterogeneidad de la muestra,etc.

E4.2 GENERALIDADES

El equipo consta de una fuente nuclear emisora de rayos gamma; un detector sensible a estosrayos, modificados al pasar a travs del material evaluado; y un medidor para el cronometrajeautomtico, necesario para determinar la velocidad a la cual los rayos gamma modificadosllegan al detector.

E4.3 MTODOS DE ENSAYO

La medicin de la densidad puede realizarse por medio de dos modos de operacin,Retrodispersin o el Modo de Transmisin Directa, dependiendo del tipo de material y delespesor de la capa correspondiente.

E4.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD

Procedimientos detallados de seguridad se hallan fuera del objetivo de esta gua, pero esnecesario que las personas que lo empleen se familiaricen con los riesgos de los mismos.

E4.5 OPERACIN DEL DENSMETRO NUCLEAR

RetrodispersinLa fuente de emisiones gamma y los detectores permanecen dentro del densmetro, colocadosobre la superficie del material a analizar. Las emisiones gamma penetran el material evaluado


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y son recibidas y cuantificadas por los detectores. La retrodispersin se usa principalmente encapas delgadas.

Transmisin DirectaLa fuente gamma se introduce en la capa a travs de un orificio de acceso. Las emisionesgamma se transmiten a travs del material, hacia los detectores. Se determina la densidadpromedio entre la fuente y los detectores. Este modo minimiza la incertidumbre ocasionada porsuperficies rugosas y composicin qumica del material. Modo recomendado en capas deespesor medio a grueso.

HumedadLa fuente de neutrones y el detector permanecen dentro del densmetro en la superficie delmaterial a analizar. Los neutrones a alta velocidad se introducen en la capa evaluada, y sonparcialmente detenidos por sus colisiones contra los tomos de hidrgeno dentro del material.El detector de helio en el densmetro, cuenta los neutrones con velocidad disminuida; quecorrelaciona directamente con la humedad en el material.

Retrodispersin Transmisin directa Humedad

E4.6 MEDIDOR Y ACCESORIOS

Los controles, componentes, operaciones principales, seguridades y protecciones del Troxler3440 se detallan a continuacin. Figura E4.1.

Medidor. Equipo que mide densidad y humedad, contiene fuentes radiactivas, electrnica ybateras recargables.

Bloque de referencia estndar.Usado para el conteo estndar.

Placa/guia para varilla de perforacin. Usada para preparar el agujero en la medicin tipotransmisin directa.

Varilla de perforacin.Herramienta para extraccin de varilla de perforacinCaja de transporte.


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Figura E4.1: Partes del Equipo

E4.7 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

MTODO A - RETRODISPERSION

1. Prepare un rea horizontal, con ayuda de la placa de alisado. Levante la plancha pararellenar cualquier depresin o hueco que pudiera existir, coloque la placa de alisado sobre

la superficie nuevamente y presione ligeramente hacia abajo para nivelar la superficie, detal manera que se obtenga el contacto mximo entre el medidor y el terreno a evaluar. Lazona debe estar fuera del alcance de otra fuente radiactiva.

2. Asiente el medidor y encindalo.3. Obtenga y registre una o ms lecturas de un minuto.4. Determnese el peso unitario hmedo en el sitio, mediante el empleo de la curva de

calibracin establecida previamente.

MTODO B - TRANSMISIN DIRECTA

1. Preprese el sitio de ensayo siguiendo el paso 1 del mtodo A.


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2. Usando los lentes de seguridad, pararse sobre la plancha para sostenerla firmemente ymartillar la varilla de perforacin por lo menos 2 ms abajo de la profundidad de ensayo. Lavarilla de perforacin marca los incrementos incluyendo las 2 adicionales. Antes de

remover la varilla de perforacin de la placa de alisado, marque el rea de prueba segn lafigura E4.3.

Figura E4.2: Posicin de la Varilla de Perforacin yExtraccin con el plato Gua

Figura E4.3: Marcando el rea de prueba

3. Remover la varilla de perforacin tirando hacia arriba y girando la herramienta deextraccin. Retire cuidadosamente la placa de alisado y pngala del lado.

4. Coloque el medidor sobre la superficie alineada cuidadosamente con marcas y bajar lavarilla de la fuente dentro del agujero usando el manubrio y el mecanismo disparador.Desprender el gatillo a la profundidad deseada y escuche un Click. Presione el tope del

manubrio (suavemente) para confirmar la posicin de la varilla porta fuente.


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5. Asintese firmemente el medidor, rotndolo alrededor de la sonda, con un movimientohacia atrs y hacia adelante.

6. Empjese suavemente el medidor en la direccin que colocara el lado de la sonda, contra

el lado del orificio ms prximo a la localizacin del detector o la fuente en la caja delmedidor.

7. Encienda el equipo.8. Obtnganse y regstrense una o ms lecturas de un minuto.9. Determnese el peso unitario hmedo en el sitio, mediante el uso de la curva de calibracin

establecida previamente.

E4.8 EMPLEO DEL EQUIPO

ENCENDIDO DEL MEDIDOR

Presione la tecla ON. Luego de aproximadamente 400 segundos la pantalla cambiara a:

UNIDADES DE MEDIDALas unidades disponibles son kg/m3 y lb/pie3. Para ejecutar la funcin presione SHIFT ySPECIALpara que aparezca:

Presione 9 para que aparezca:

Seleccione la unidad requerida.

SELECCIN DEL TIEMPO DE CONTEO

El medidor tiene tres tiempos de conteos, 4 minutos (ms largo) y los periodos ms cortos.Presione TIME para el despliegue:

3 veces


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La pantalla regresara a READY.

SELECCIN DEL MODO

Permite seleccionar la funcin SUELOS o ASFALTO.Presione SHIFTy MODEpara el despliegue:

Elija el modo que desee usar.

Si se elige SUELO, la pantalla mostrar Soil Mode, y despus de un momento la pantallaregresar a READY.

Si seleccion ASFALTOla pantalla mostrar:

(%MA) : calcula el % de compactacin respecto de un Marshall designado. El porcentajeMarshall ser:

100Marshall

dadoMarshall%Marshall =

La pantalla mostrar la siguiente etiqueta:

Si desea habilitar el porcentaje de vacos, presione YES.Para calcular el porcentaje de vacos se debe ingresar la Gravedad especfica Terica Mximao RICE de la mezcla asfltica. El porcentaje de vacos se calcular con la siguiente ecuacin:

=Marshall

dadoMarshall1100%vacos

La pantalla mostrar la siguiente etiqueta; luego de un corto perodo de tiempo regresar almodo READY.


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INGRESO DE UN NUEVO PROYECTO

Presione SHIFTy PROYECTO

Presione YES,

Presione NO/CE, para desplegar:

Ingrese el nombre del proyecto, para caracteres numricos presione directamente el nmero,para caracteres alfabticos, presione SHIFT y luego la letra, presione YES para aceptar elcarcter, al finalizar, presione ENTERpara activar el nmero de proyecto y salir.

TOMA DE UN CONTEO ESTANDAR

Todos los medidores nucleares Troxler, utilizan fuentes radiactivas de bajo nivel para tomarmedidas. A medida que se realicen mediciones, la cantidad de radiactividad de la fuentedecaer. Como consecuencia de este decaimiento se debe realizar conteos estndar parareajustar el medidor en compensacin a esa cada de radiacin.

Es importante tomar el Conteo Estndar cuando un medidor es inicialmente recibido de fbricay antes de tomar medidas en el lugar de trabajo.


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Figura E4.4: Mostrando posic in de la varilla

El medidor debe ser encendido antes de partir al lugar de trabajo. Se ir corriendo la rutina deautotest. Durante el conteo estndar, el medidor compara automticamente el nuevo conteoestndar con el promedio de los ltimos cuatro conteos estndar. El nuevo Conteo Estndarser aceptado PASS, si est en el rango de 1% de la densidad promedio 2% de la humedadpromedio de los cuatro ltimos conteos. Despus de tomar el conteo, asegurarse de ingresarloen la memoria.

Para iniciar el conteo estndar coloque el bloque de Referencia en una superficie plana, a porlo menos 2 m de una estructura vertical y 10 m de cualquier otra fuente radiactiva. La superficiedebe ser compacta y uniforme con densidad no menor a 1.6 gr/cm3. No colocar el bloque dereferencia en superficies inestables como camiones, etc. Coloque el medidor sobre el bloquede referencia, asegurarse de que las superficies en contacto estn limpias.

Figura E4.5:medidor sobrebloque dereferencia


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Para iniciar el Conteo Estndar, presione STANDARD para el despliegue:

YES

Coloque la varilla de la fuente en la posicin Segura SAFE POSy presione YES para iniciar elconteo estndar de cuatro minutos (240 Segundos).

Al final del conteo:

La Pindica que los nuevos conteos estn dentro de los rangos establecidos. Si en lugar de la Paparece una Fsignifica que los porcentajes estn fuera de los lmites. Verificar si:

La varilla porta fuente est en la posicin indicada. Hay medidores cerca? El medidor est correctamente colocado sobre el bloque de referencia estndar La superficie de contacto est limpia El bloque de referencia esta sobre una superficie recomendadaSi todas las otras condiciones estn normales, no acepte el conteo estndar recin tomadopresione y tome otro conteo estndar.

Si el segundo conteo estndar falla, borrar los antiguos conteos estndar y tomar cuatro seriesnuevas de conteos estndar. Presione YESpara aceptar e ingresarlo en la memoria.

MEDICIONES DE HUMEDAD - DENSIDAD

NOTA IMPORTANTE

Si no est tomando ninguna lectura, guarde la varilla porta fuente en la posicin segura(SAFE). La varilla se retrae automticamente cuando el medidor se toma del manubrio .

No guarde o transporte el medidor a menos que el bloque corredizo de tungsteno estcompletamente cerrado. Los niveles de radiacin incrementados pueden violar lasregulaciones de transporte, y puede causar la exposicin excesiva de radiacin depersonal.

MODO SUELO

En modo SUELO, posesionar el medidor en la ubicacin apropiada y desprender la varilla portafuente, presionndola a la profundidad apropiada.


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Verificar que todos los parmetros han sido puestos con los valores correctos. PresionarSTART/ENTER para iniciar la medicin.

Despus que el medidor complete su tiempo de conteo, el despliegue ser:

La lectura puede ser almacenada para usarla luego.

MODO ASFALTO

Habilitado el modo asfalto y verificado todos los parmetros iniciar la medicin presionandoSTART/ENTER, para el despliegue:

Despus que el medidor haya completado el tiempo de conteo, el despliegue ser:

El despliegue mostrado permanecer hasta que: una tecla de funcin sea presionada, unanueva medida sea tomada, la tecla NO/CEes presionada o el medidor se apague debido a suinactividad. La lectura puede ser almacenada.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Manual de Densmetros Nucleares Troxler RoadReaders, traduccin del Laboratorio deMecnica de Suelos de la Universidad Ricardo Palma.

anexo e explor y ensayos

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