M-1. Determinacion del contenido de humedad de suelos

NOMBRE DEL ENSAYO:

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD DE LOS SUELOS USANDO UN MARTILLO DE 2,5 KG Y UNA ALTURA DE CAIDA DE 305 MMREFENCIA NORMA:

AASHTO DESIGNATION: T 99-861. ALCANCE

1.1. Este ensayo comprende la determinacin de la relacin entre el contenido de humedad y la densidad de los suelos cuando se realiza la compactacin de un determinado suelo en un molde con tamao especificado mediante un martillo de 5,5 lb (2,5 kg) cuya altura de cada es de 12 in (305 mm). Para tal cometido, existen 4 mtodos alternativos que son:

Mtodo A: Molde 4 in (102 mm): el total del material pasa el tamiz de 4,75 mm(No.4)

Mtodo B: Molde 6 in (152 mm): el total del material pasa el tamiz de 4,75 mm(No.4)

Mtodo C: Molde 4 in (102 mm): el total del material pasa el tamiz de 19 mm (3/4 in)

Mtodo D: Molde 6 in (152 mm): el total del material pasa el tamiz de 19 mm (3/4 in)

1.2. El mtodo deber ser indicado en las especificaciones para el material que esta siendo ensayado, si el mtodo no esta especificado se emplear el mtodo A.1.3. El ensayo est sujeto al siguiente criterio: Cualquier valor observado o valor calculado es sujeto a redondeo a la unidad ms cercana en la posicin de la ltima cifra derecha empleada en la expresin, todo ello conforme al mtodo de redondeo explicado en la norma AASHTO R-11, Recommended Practice For Indicating Which Places of Figures Are To Be Considered Significant In Specified Limiting Values.2. APARATOS

2.1. Moldes, debern ser de pared slida, fabricados de metal con las dimensiones mostradas en las figuras 2.1.1 y 2.1.2. Los moldes presentaran un collar desmontable de 60 mm de altura aproximadamente, para permitir la preparacin de las muestras compactadas de las mezclas suelo-agua de altura y volumen deseados. El molde y el collar ensamblado sern construidos de forma que puedan ser acomodados firmemente y de forma rpida en una base elaborada del mismo material.

Nota 1: Existen otro tipo de moldes alternativos con capacidades como las que se exigen, los resultados de estos son correlacionados con los resultados de los moldes de pared slida en varios tipos de suelo y los mismos resultados de relacin humedad densidad son obtenidos. Los registros de tales correlaciones debern ser guardadas para una posible inspeccin, cuando estos moldes alternativos son empleados.2.1.1. 4-in. Los moldes tienen una capacidad de 1/30 (0,0333) 1,003 cu. ft. (0,000943 0,000008 m3) con un dimetro interno de 4,00 0,016 in. (101,6 0,406 mm) y una altura de 4,584 0,005 in. (116,43 0,127 mm) Fig. 1.

2.1.2. 6-in. Los moldes tienen una capacidad de 1/13,33 (0,07500) 0,00075 cu. ft. (0,002124 0,000021 m3) con un dimetro interno de 6,000 0,026 in. (152,4 0,6604 mm) y una altura de 4,584 0,005 in. (116,43 0,127 mm) Fig. 2.2.1.3. Tolerancias: Un molde que no cumple con las tolerancias despues de un servicio continuo puede permanecer en uso si las tolerancias no exceden ms del 50 % y se emplea en los clculos, el volumen del molde calibrado segn el prrafo 4 (medida de calibracin) de la AASHTO T19, Prueba de Peso Unitario de Agregado.

2.2. Martillo2.2.1. Manualmente operado: El martillo metlico tiene una cara circular plana de 2,000 0,005 in. (50.8 0,127 mm) de dimetro, una tolerancia de desgaste de 0,005 in (0,13 mm) y pesa 5,5 0,02 lb (2,495 0,0091 kg). El martillo ser equipado con una manga gua para controlar la altura de cada libre de 12,00 0,06 (o 1/16 in)(304,8 1,524 mm) sobre el nivel del suelo. La manga gua deber tener por lo menos 4 conductos de ventilacin, no menores a 3/8 in. (9,5 mm), espaciados aproximadamente 90 grados (1,57 rad) y aproximadamente in. (19 mm) de cada terminacin. El martillo tendr la suficiente holgura para lograr una cada libre del mango del martillo.2.2.2. Mecnicamente operado: Un martillo metlico el cual esta equipado con un aparato para controlar la altura de cada libre de 12 0,06in (304,8 1,524 mm) sobre la elevacin del suelo y para distribuir uniformemente golpes en la superficie del suelo. El martillo tiene una cara circular plana de 2,000 0,005 in (50,8 0,127 mm) de dimetro, una tolerancia de desgaste de 0,005 in (0,13 mm) y est fabricado con un peso de 5,00 0,02 lb (2,495 0,009 kg) (Nota 2).

Nota 2: Cuando se emplea un martillo mecnico, se realizarn pruebas simultneas con un martillo operado manualmente en diferentes tipos de suelo y en caso necesario el peso del martillo ser ajustado, de manera que los resultados de la relacin humedad-densidad, en ambos casos, sean los mismos. Pueda que en algunos casos, resulte imprctico ajustar el aparato mecnico cada vez que se realiza un ensayo con un martillo operado manualmente. Para hacer el ajuste de la cada libre, se comprime ligeramente la porcin de suelo suelto que va recibir el golpe inicial empleando el martillo para establecer el punto de impacto desde el cual se medir la altura de cada libre igual a 12 in (305 mm), los subsecuentes golpes en la capa de suelo durante la compactacin pueden ser aplicados desde una altura de 12 in (305 mm) sobre la altura inicial de ajuste o cuando, el aparato mecnico es diseado para ajustar la altura de cada en cada golpe, todos los subsecuentes golpes debern tener una altura de cada libre de igual a 12 in (305 mm) medidos desde la elevacin de suelo resultado de la compactacin del golpe previo.2.2.3. Cara de golpe del martillo: El martillo deber contar con una cara de golpe circular. En el reporte deber indicarse si es que se est empleando otro tipo distinto a la cara de golpe circular de 2 in (50,8 mm) la que adems presentar un rea igual a la cara de golpe circular estndar.2.3. Extractor de muestras, un gato hidrulico, soporte o cualquier otro equipo necesario para extraer el espcimen compactado del molde.2.4. Balanzas conforme a los requerimientos de la AASHTO M 231, Class G20 y una balanza conforme a los requerimientos de la AASHTO M 231, Clase G2.Nota 3: La capacidad de la balanza deber ser de aproximadamente 11,5 kg cuando va emplearse el molde de 6 in., en suelo hmedo compactado. Si va emplearse el molde de 4 in, la capacidad de la balanza puede ser menor a 11,5 kg, con una sensitividad y precisin de 5 g.2.5. Horno, termostticamente controlado capaz de mantener una temperatura de 110 5 C por el secado de las muestras de suelo hmedas.2.6. Herramientas de corte, un cuchillo de acero de por lo menos 254 mm de longitud. Deber tener un borde biselado y una superficie longitudinal (empleada para el corte final) que deber ser plana e igual a 0.1% de la longitud de la porcin usada para cortar el suelo.2.7. Tamices, 50; 19 y 4,75 mm conformes a los requerimientos de la AASHTO M92.

2.8. Herramientas de mezclado, varias herramientas tales como recipientes de mezclado, cucharas, paleta, esptulas, etc., o algn equipo mecnico que permita la mezcla de la muestras de suelo cuando se incrementa agua.

2.9. Contenedores, para contener las muestras hmedas de suelos, hechos de metal u otro material que permita prevenir la prdida de humedad antes o durante el pesado de las muestras.

MTODO A

3. MUESTRA

3.1. Si la muestra de suelo llega hmeda desde el campo, secarla hasta que sea desmenuzable. El secado puede ser al aire o empleando algn aparato de secado tal que la temperatura no exceda los 60 C. Entonces disgregar la muestra rigurosamente, de forma que la muestra se reduzca al tamao original de las partculas de suelo presentes.3.2. Tamizar adecuadamente una cantidad de material representativa de suelo pulverizada en el tamiz de 4,75mm. Desechar el material grueso, en caso de que exista.3.3. Seleccionar una muestra de suelo representativa, cuyo peso aproximado sea de 7 lb (3kg) o ms, del suelo preparado como lo describen los prrafos 3.1 y 3.2.4. PROCEDIMIENTO

4.1. Rigurosamente mezclar la muestra de suelo representativa seleccionada con una cantidad de agua suficiente que permita humedecer la muestra hasta lograr una humedad aproximadamente igual a 4 % bajo el contenido de humedad ptima.4.2. Formar un espcimen por compactacin del suelo preparado en el molde de 4 in. (102 mm) colocado en cinco capas del mismo espesor aproximadamente y cuya altura final total es de 5 in (127 mm). Compactar cada capa aplicando 25 golpes uniformemente distribuidos con un martillo que cae desde una altura de 12 in (305 mm) sobre la elevacin del suelo cuando se emplea un martillo de compactacin manual, o desde 12 in (305 mm) sobre la elevacin aproximada de suelo cuando es compactado por un golpe previo de un equipo estacionario mecnico (Nota 5).Nota 5: Se ha encontrado que las siguientes bases para realizar la prueba de compactacin del suelo son las adecuadas: un bloque de concreto, cuyo peso no sea menor a 91 kg, soportado por una fundacion relativamente estable y para ensayos de campo realizar ensayos sobre superficies tales como cajn de alcantarilla de concreto, puentes y pavimentos.

4.2.1. Remover el collar de extensin y cuidadosamente cortar el suelo compactado empleando el cuchillo de borde biselado de forma que la muestra quede nivelada en el extremo superior del molde. Pesar el molde y el suelo hmedo en libras, con una precisin de 0,01 lb., pesar en kilogramos, con una precisin de 5 gramos. Para moldes que estn conformes con las tolerancias dadas en el prrafo 2.1.1 y las masas registradas en libras, multiplicar la masa del espcimen compactado y el molde, menos la masa del molde por 30 y registrar el resultado como la densidad, W1, en libras por pie cbico, de suelos compactados. Para los moldes que estn conformes con las tolerancias dadas en el prrafo 2.1.1 y la masa ha sido registrada en kilogramos, multiplicar la masa de los especimenes compactados y el molde menos la masa del molde por 1059,43 y registrar el resultado como densidad, W1, en kilogramos por metro cbico, de los suelos compactados. Para el uso de moldes fuera de la tolerancia por no mas del 50 % (2.1.3) usar el factor para el molde segn lo describe el prrafo 4 (Medida de Calibracin), AASHTO T19.4.3. Remover el material del molde y deslizar verticalmente a travs del centro. Tomar una muestra representativa de material desde una de las caras cortadas, pesar inmediatamente, y secar en un horno a 110 5 C por lo menos 12 horas o hasta que alcance una masa constante para determinar el contenido de humedad. La muestra de suelo deber pesar por lo menos 100 gramos.4.4. Rigurosamente disgregar la porcin remanente del espcimen moldeado hasta que aparentemente todo el material pase por el tamiz de 4,15 mm (evaluar esta condicin a simple vista), y aadir a la porcin remanente de la muestra que esta siendo ensayada. Aadir agua en cantidad suficiente de forma de incrementar el contenido de humedad de la muestra de suelo por 1 o 2 porcentajes de puntos, y repetir el procedimiento descrito arriba para cada incremento de agua aadida. Continuar esta serie de determinaciones hasta que haya un decrecimiento o no exista cambio por unidad de masa hmeda por pie cbico o metro cbico del suelo compactado (Nota 6).Nota 6: Este procedimiento ha sido encontrado satisfactorio en la mayora de los casos. Sin embargo, en algunos casos donde el suelo es frgil y puede reducir significativamente el tamao de grano debido a la compactacin repetida, y en algunos casos donde el suelo es un material arcilloso que no permite incorporar fcilmente agua, una muestra nueva y separada ser empleada en cada prueba de compactacin. En estas pruebas, las muestras separadas debern ser mezcladas con cantidad de agua suficiente para que el contenido de agua vare entre una y otra muestra en 2 %. Los puntos seleccionados deberan encontrarse en un rango en el que se encuentre el contenido de humedad ptimo y que las muestras que van a ser compactadas incrementen en masa hasta alcanzar la densidad mxima y entonces disminuyan en masa. Las muestras de las mezclas suelo-agua debern ser colocadas en contenedores cubiertos y estar por lo menos 12 horas en reposo antes de hacer las pruebas de humedad-densidad.

METODO B

5. MUESTRA

5.1. Seleccionar la cantidad representativa de muestra de acuerdo a 3.3 excepto que deber pesar aproximadamente 16 lbs (7 kg).6. PROCEDIMIENTOSeguir el mismo procedimiento como lo describe para el mtodo A en la seccin 4, excepto por lo siguiente: formar un espcimen por compactacin del suelo preparado en el molde de 6 in (152 mm) en 5 capas iguales de forma que al final se logre obtener un espcimen compactado de 5 in (127 mm), cada capa ser compactada con 56 golpes uniformente distribuidos con el martillo. Para moldes que estn conformes con las tolerancias descritas en la seccin 2.1.2 y las masas registradas en libras, multiplicar la masa del espcimen compactado y el molde menos la masa del molde, por 13,33 y registrar el resultado como densidad, W1 en lbs/ft3 del suelo compactado. Para moldes conformes con las tolerancias dadas en la seccin 2.1.2 y la masa registrada en kilogramos, multiplicar la masa del espcimen compactado y el molde, menos la masa del molde por 470,74, y registrar el resultado como densidad W1, en kg/m3, de suelo compactado. Para los moldes que estn conformes con las tolerancias dadas en la seccin 2.1.2 y la masa registrada en kilogramos, multiplicar la masa del espcimen compactado y el molde, menos la masa del molde por 470,74 y registrar el resultado como densidad, W1 en kg/m3, del suelo compactado. Para el uso de moldes que esta fuera de la tolerancia por no mas que el 50 % (Seccin 2.1.3) usar el factor para el molde como esta determinado conforme con la seccin 4 (Calibration of Measure), AASHTO T19. METODO C

7. MUESTRA

7.1. Si la muestra de suelo esta hmeda cuando es recibida del campo, secarla hasta que llegue a ser desmenuzable al empelar una paleta. El secado puede ser al aire o por el uso de algn aparato de secado tal que la temperatura de las muestras no exceda los 60 C (140 F). Entonces, disgregar la muestra de forma que la muestra se reduzca hasta alcanzar el tamao individual de partculas.7.2. Tamizar en cantidad adecuada del suelo representativo pulverizado sobre el tamiz de 19,00 mm (Nota 8).Nota 8: Si es posible, para mantener el mismo porcentaje de material grueso (pasa el tamiz de 50 mm y es retenido en el tamiz de 4,75 mm) en la muestra de humedad-densidad como en la muestra de campo original, el material retenido en el tamiz de 19 mm debe ser remplazado de la siguiente manera: Tamizar en cantidad adecuada del material representativo pulverizado de suelo sobre el tamiz de 50 mm y 19 mm. Descartar el material grueso retenido en el tamiz de 50 mm. Remover el material que pasa el tamiz de 50 mm y retenido en el tamiz de 19 mm y reemplazarlo con una masa idntica de material que pasa el tamiz de 19 mm y que es retenido en el tamiz de 4,75 mm. Tomar el material para remplazar de la porcin remanente de la muestra.7.3. Seleccionar una muestra representativa, que pesa aproximadamente 12 lb (5,4 kg) o ms, del suelo preparado como se describe en la seccin 7.1 hasta la 7.2. 8. PROCEDIMIENTO

8.1. Mezclar la muestra representativa seleccionada con una cantidad de agua suficiente para humedecerla aproximadamente 4 % bajo el contenido de humedad ptima.8.2. Formar un espcimen con la muestra de suelo preparada en el molde de 4 in. (102 mm), colocando cinco capas del mismo espesor para lograr un espcimen con una altura total de 5 in. (127 mm). Compactar cada capa con 25 golpes uniformente distribuidos por la cada libre de un martillo a una altura de 12 in. (305 mm) sobre la elevacin del suelo cuando un martillo manual es empleado, o desde 12 in (305 mm) sobre la elevacin aproximada de cada capa finalmente compactada cuando un martillo mecnico tipo estacionario es empleado. Durante la compactacin el molde deber descansar en una fundacion densa, uniforme, rgida y estable (Nota 5).8.2.1. Despues de la compactacin, remover el collar de extensin y cuidadosamente cortar la muestra compactada de suelo con el cuchillo de borde biselado nivelando la superficie del extremo superior de la muestra, y pesar el molde y la muestra de suelo hmeda en libras con una precisin de 0,1 lb o pesar en kilogramos con una precisin de 5 gramos. Para moldes que estn conformes con las tolerancias dadas en 2.1.1 y las masas registradas en libras, multiplicar la masa del espcimen compactada y el molde menos la masa del molde por 30 y registrar el resultado como densidad hmeda W1, en libras por pie cbico, de suelo compactado. Para moldes que estn conformes con las tolerancias dadas en 2.1.1 y la masa registrada en kilogramos, multiplicar la masa de los especimenes compactados y el molde menos el peso del molde por 1059,43 y registrar el resultado como densidad hmeda W1 en kilogramos por pie cbico de suelo compactado. Para el uso de moldes que estn fuera de la tolerancia por no ms que el 50 % (2.1.3), usar el factor para el molde como indica el prrafo 4 (Calibration of Measure), AASHTO T 19.8.3. Remover el material del molde y cortar verticalmente a travs del centro. Tomar una porcin de muestra representativa del material de una de las caras cortadas , pesar inmediatamente, y secar en un horno cuya temperatura sea de 110 5 C (230 9 F) durante 12 horas por lo menos o hasta que alcance una masa constante, para determinar el contenido de humedad. La muestra para realizar el ensayo de contenido de humedad ser de por lo menos 500 g.

8.4. Disgregar el material remanente hasta que pueda pasar el tamiz de 19 mm y 90 % de las aglomeraciones de suelo puedan pasar el tamiz de 4,75 mm (esta condicin es verificada a simple vista), aadir agua a la porcin remanente de la muestra de suelo que esta siendo ensayada. Aadir agua en cantidad suficiente para incrementar el contenido de humedad de la muestra de suelo por 1 o 2 %, y repetir el procedimiento descrito arriba para cada incremento de agua aadida. Continuar esta serie de determinaciones, hasta que haya un decremento o ya no exista cambio en la masa unitaria hmeda., W1, por pie cbico o metro cbico del suelo compactado (Nota 7).METODO D

9. MUESTRA

9.1. Seleccionar la muestra representativa conforme al punto 7.3, excepto que deber pesar aproximadamente 25 lb (11 kg).10. PROCEDIMIENTO

10.1. Seguir los procedimiento descritos en el mtodo C excepto por lo siguiente: Formar un espcimen en el molde de 6 in (152 mm) disponiendo cinco capas de igual espesor que suman una altura total de 5 in (127 mm), cada capa es compactada con 56 golpes uniformemente distribuidos por el martillo. Para moldes que estn conformes a las tolerancias dadas en la seccin 2.1.2 y las masas registradas en libras, multiplicar la masa del espcimen compactada y el molde , menos la masa del molde por 13,33 y registrar el resultado como la densidad humedad , W1 lb/ft3 del suelo compactado. Para los moldes que cumplen con las tolerancias dadas en la seccin 2.1.2 y las masas registradas en kilogramos, multiplicar la masa del espcimen compactado y el molde, menos la masa del molde, por 470,74 y registrar el resultado como densidad hmeda, W1, en kg/m3, del suelo compactado. Para moldes que se encuentran fuera de la tolerancia en no mas que el 50 % (2.1.3), usar el factor del molde como lo describe la seccin 4 (Calibration of Measure), AASHTO T19.CALCULOS Y REPORTE

11. CALCULOS

11.1. Calcular el contenido de humedad y la masa seca del suelo para cada espcimen compactado de la siguiente manera:

(11.1)

(11.2)

Donde:

w = porcentaje de humedad del espcimen, %A = masa del contenedor y el suelo hmedo, kgB= masa del contenedor y el suelo seco, kgC= masa del contenedor, kgW= densidad seca en libras/pie3 o kg/m3 de suelo compactado

W1= densidad hmeda en libras/pie 3 o kg/m3 de suelo compactado

12. RELACION HUMEDAD - DENSIDAD 12.1. Los clculos en 11.1 debern ser realizados para determinar el contenido de humedad y la correspondiente densidad secada en horno (masa unitaria) en libras por pie cbico o kilogramos por metro cbico para cada muestra compactada. Las densidades secadas en horno del suelo debern ser dibujadas como ordenadas y con su contenido de humedad correspondiente como abcisas. 12.2. Contenido de humedad ptimo: Cuando las densidades y sus correspondientes contenidos de humedad para el suelo han sido determinados y dibujados como lo indica el punto 12.1, los resultados mostraran que los puntos ploteados se conectan unos con otros por una lnea suavizada, por lo que una curva es producida. El contenido de humedad correspondiente al pico de la curva deber ser llamado el contenido de humedad ptima.12.3. Densidad mxima: la densidad obtenida en libras por pie cbico o kilogramos por metro cbico del suelo a un contenido de humedad ptimo deber ser denominado mxima densidad.13. REPORTE

13.1. El reporte deber incluir lo siguiente:

13.1.1. El mtodo usado (Mtodo A, B, C, D)

13.1.2. El contenido de humedad ptimo como porcentaje redondeado al nmero entero ms cercano.13.1.3. La densidad mxima en lb/ft3, en kg/m3, con una precisin de 0,5 kg, redondeada al nmero entero ms cercano.13.1.4. En cualquiera de los mtodos C, D, el material de 19 mm que ha sido removido o remplazado.13.1.5. Si es que se ha empleado otro tipo de cara circular de golpe diferente a 2 in (50,8 mm).Contenido de humedad en suelos M-1-7

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