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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO (UNE

103 101).

1) OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN.

Este ensayo se realiza en base a la Norma UNE 103 101, la cual especifica el método para

determinar los diferentes tamaños de las partículas de un suelo y obtener de esta manera la

cantidad de éstas, expresada en tanto por ciento, que pasan por los distintos tamices de la

serie empleada en el ensayo, hasta el tamiz 0.080 mm Norma UNE 7 050-2.

Cuando interese conocer la distribución de tamaños de las partículas inferiores a la abertura

de este tamiz se empleará el método de sedimentación que especifica la Norma UNE 103 102.

2) NORMAS PARA CONSULTA.

UNE 7 050-2 – Tamices de ensayo. Telas metálicas, chapas perforadas y láminas

electroformadas. Medidas nominales de las aberturas.

UNE 103 100 – Preparación de muestras para ensayos de suelos.

UNE 103 102 – Análisis granulométrico de suelos finos por sedimentación. Método del

densímetro.

UNE 103 300 – Determinación de la humedad de un suelo mediante secado en estufa.

3) APARATOS Y MATERIAL NECESARIO.

- Serie de tamices de malla cuadrada y tejido de alambre de abertura de malla en mm

siguiente: 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 12.5, 10, 6.3, 5, 2, 1.6, 1.25, 0.63, 0.40, 0.32, 0.16, y

0.080.

- Una balanza de unos 10 kg de capacidad que aprecie 1 g y otra de unos 200 g de capacidad y

que aprecie 0.01 g.

- Agitador mecánico o batidora con motor eléctrico que sea capaz de suministrar a una varilla

agitadora una velocidad superior a 10 000 revoluciones por minuto sin carga, la varilla

agitadora debe llevar en su extremo una paleta o hélice reemplazable de metal, plástico o

goma dura, con la forma y dimensiones que aparecen en la figura 1(a) . La longitud de la varilla

de agitación debe ser tal que su extremo inferior esté entre 19 mm y 38 mm del fondo del vaso

de agitación. Además debe disponer de un vaso especial con el diseño que aparece en la

figura 1(b). En vez del equipo anterior se puede utilizar un recipiente de cristal con tapón de

goma y 1 l de capacidad.

- Secadores, con circulación de aire frío o caliente, con temperatura regulable hasta 60ºC

- Estufa de desecación, con temperatura regulable hasta 115 ºC.

- Un mortero con manilla, que tenga la parte inferior de goma, y un mazo del mismo material

para desmenuzar los terrones compuestos por las partículas del suelo.

- Un vaso de precipitados de unos 600 ml de capacidad.

- Un cepillo y una brocha para limpiar las mallas de los tamices.

- Material general de laboratorio (pesasustancias, probetas, varillas de vidrio, etc.).

- Agua destilada.

- Solución de hexametafosfato sódico al 4 %.

- Cuarteadores de diferentes pasos.

- Opcionalmente, una tamizadora mecánica.

4) PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO.

Una vez se ha recibido el suelo se procede a separar mediante cuarteo la cantidad necesaria

hasta obtener una muestra representativa para la realización del ensayo. La cantidad de

muestra que se toma está en función de tamaño máximo de la partícula de suelo y viene dada

en la siguiente tabla:

Tamaño máximo de la partícula del suelo en mm

Cantidad mínima de muestra que debe quedar retenida en el tamiz de 2.00 mm

10 500 g

20 1000 g 25 2000 g

40 3000 g 50 4000 g

80 5000 g 100 8000 g

La muestra obtenida de esta manera se seca al aire, en estufa o por medio de secadores con

circulación de aire frío o caliente, pero siempre a menos de 60 ºC, hasta que aquella se pueda

deshacer por medio del mortero o mazo de goma.

Se pesa con una precisión de 1 g y se anota en la casilla A del impreso del anexo A.

En la columna I del impreso se anota la designación UNE, en mm, de los tamices empleados en

el ensayo, en sentido decreciente y de mayor a menor abertura. En el Bloque 1, se anota la

serie superior al de 20.0 mm; en el Bloque 2, la serie superior al de 2 mm; y finalmente en el

Bloque 3 la serie entre el de 2 mm y el de 0.080 mm.

5) PROCEDIMIENTO OPERATORIO.

Una vez preparada la muestra se tamiza por el tamiz de 20 mm hasta que pasen todas las

partículas que sean inferiores a la abertura del tamiz.

En determinados casos es necesario lavar el material grueso retenido para que se separe el

material fino adherido a éste, en este caso se recoge dicho material fino, se decanta y se

deseca en estufa hasta masa constante. Se deja que se enfríe en un desecador para que se

equilibre su temperatura, y se agrega a la fracción que pasa por el tamiz 20.0 mm.

La fracción retenida en el tamiz 20.0 mm se deseca en estufa hasta masa constante, se deja

enfriar y se tamiza por la serie de tamices de malla superior a 20.0 mm, anotando la masa

retenida en cada uno de ellos, con precisión de 1 g, en la columna II, Bloque 1, del impreso del

anexo A.

De la fracción que pasa por el tamiz 20.0 mm se separa mediante cuarteo una porción de unos

2 kg, se determina su masa con una precisión de 1 g, y se anota en la casilla C del impreso. En

el caso de que la fracción que pasa por dicho tamiz tenga una masa próxima a 2 kg, no es

necesaria la operación de cuarteo.

Se tamiza esta porción por el tamiz 2.00 mm, la fracción retenida se lava sobre este tamiz,

recogiendo todo el material que pasa por él. Éste se decanta, se deseca en estufa, se deja que

se enfríe y se agrega a la fracción que pasa por dicho tamiz.

La fracción retenida se deseca en estufa hasta masa constante, se deja enfriar y se tamiza por

la serie de tamices entre el 20.0 mm y el 2.00 mm. Se determina la masa de las porciones

retenidas en cada tamiz con precisión de 1 g y se anota en la casilla correspondiente de la

columna II, Bloque 2, del impreso.

La fracción inferior a 2.00 mm se cuartea, hasta obtener dos porciones de unos 150 g cada

una, si se trata de suelos arenosos o de unos 80 g cada una si se trata de suelos limosos o

arcillosos. De una de las porciones se toman unos 20 g, con precisión de 0.01 g, y se determina

la humedad higroscópica, es decir, la humedad que alcanza esa porción de suelo en equilibrio

con la atmósfera del laboratorio.

De la otra porción se toman unos 100 g, en el caso de suelos arenosos y 50 g en el caso de

suelos arcillosos o limosos, determinando su masa con una precisión de 0.01 g, y anotando el

valor en la casilla G del impreso. Se pasan a un vaso de precipitados y se añade lentamente, al

mismo tiempo que se agita con una varilla de vidrio, unos 125 cm3 de solución de

hexametafosfato sódico al 4%. Se deja en reposo durante unas 18 h. Se pasa la suspensión al

vaso de agitación o al recipiente de cristal. Se añade agua destilada hasta unos 5 cm del borde

y se agita la suspensión durante 1 min a no menos de 10 000 r.p.m. en el caso de disponer del

agitador mecánico y durante unos 5 min en el caso de emplear el recipiente de cristal. En

aquellos casos que tengamos suelos que por su naturaleza se dispersan fácilmente, se pueden

lavar directamente sin la adición de hexametafosfato sódico.

Seguidamente se vierte la suspensión obtenida sobre el tamiz de 0.080 mm y se lava hasta

eliminar el material que sea inferior a dicha abertura, esto puede verse porque el agua de

lavado sale transparente.

Se traslada lo retenido en el tamiz a una bandeja y se deseca en estufa hasta masa constante.

Se deja enfriar y se tamiza por la serie de tamices entre 2.00 mm y 0.080 mm. Se determina la

masa de la cantidad retenida en cada tamiz con una precisión de 0.01 g y se anota en la casilla

correspondiente de la columna II, Bloque 3, del impreso del anexo A.

6) OBTENCIÓN Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS.

6.1 Obtención de los resultados.

Los resultados que figuran en el impreso del anexo A se obtienen de la siguiente manera:

COLUMNAS II Y III

La columna II se utiliza sólo en los casos en los que se hayan separado por cuarteo, porciones

de las fracciones inferiores a 20 mm y 2 mm.

-Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna III, Bloque 1, y se

anota el resultado en la casilla B.

-Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna II, Bloque 2, y se

anota el resultado en la casilla D.

-Se calcula, con cuatro cifras decimales, el factor de corrección, f 1, de la muestra comprendida

entre 20 mm y 2 mm, de esta manera: f1=(A-B)/C.

-Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 2, multiplicando el valor

correspondiente de la columna II, por el factor f1.

-Se calcula la masa de la muestra total comprendida entre 20 mm y 2 mm, multiplicando el

valor anotado en la casilla D por f1. Se anota el resultado obtenido en la casilla E.

-Se calcula la masa total retenida en el tamiz de abertura 2 mm, lavada y desecada, sumando

para ello los valores de las casillas B y E. Se anota el resultado obtenido en la casilla F.

-Se calcula la masa de la muestra ensayada inferior a 2 mm, seca, multiplicando el valor

anotado en la casilla G por el factor f (factor de corrección que se obtiene al calcular la

humedad higroscópica, el cual multiplicado por la masa de una muestra húmeda nos

proporciona la masa seca). Se anota el resultado obtenido en la casilla H.

-Se calcula la masa de la muestra total, inferior a 2 mm, seca, multiplicando la diferencia de las

casillas A y F, por el factor f. Se anota el resultado obtenido en la casilla J.

-Se calcula la masa total de la muestra seca, sumando los valores anotados en casillas F y J. Se

anota el resultado en la casilla K.

-Se calcula, con cuatro cifras decimales, el factor de corrección f2, correspondiente a la

muestra que es inferior a 2 mm, dividiendo el valor anotado en la casilla J por el anotado en la

casilla H.

-Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 3, multiplicando el valor


COLUMNA IV

-Se anota en la casilla (1), la masa total de la muestra seca, K. Se resta de este valor el anotado

en la casilla de la columna III correspondiente al primer tamiz que ha retenido material y se

anota el valor resultante en la casilla contigua. Se resta de este último la masa de la fracción

retenida en el siguiente tamiz que haya retenido material y se anota el resultado en la casilla

contigua. Se opera de una manera análoga hasta el final.

COLUMNA V

-Se anota la cifra 100 en la casilla (2). Los valores de las restantes casillas se obtienen

multiplicando los respectivos valores de la columna IV por 100, y dividiendo por el valor

anotado en la casilla (1).

6.2 Expresión de los resultados

Se representan, en el impreso del anexo B, los valores correspondientes a las columnas I y V

del impreso del anexo A. Seguidamente se traza la curva que mejor se ajuste a los puntos así

representados.

7) CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS

Esta norma se relaciona con:

NLT 104/72 - Granulometría de suelos por tamizado.

ASTM D-422-63 (1972) - Method for particle-size analysis of soils.

Ilustración 1: Vista de la batería de tamices utilizados en el ensayo de análisis granulométrico, la batería de tamices pequeños situados a la izquierda corresponde a los utilizados en el análisis de la fracción fina menor de 2 mm.

Ilustración 2: Vista de los cuarteadores utilizados para dividir las muestras en fracciones menores.

Ilustración 3: Vista de la muestra a su llegada al laboratorio.

Ilustración 4: Determinación del tamaño máximo de partícula, en base a este tamaño tomaremos la cantidad mínima de muestra que nos indica la

norma para realizar el ensayo.

Ilustración 5: Cuarteado de la muestra, esto es

necesario para dividir la nuestra en partes iguales y representativas y así tomar la cantidad adecuada

para realizar el ensayo.

Ilustración 6: Otro aspecto de la muestra cuarteada, tomaremos uno cualquiera de los dos cajones.

Ilustración 7: Muestra extendida secándose al aire.

Ilustración 8: Determinación de la masa de la muestra.

Ilustración 9: Detalle de la lectura de la balanza, la masa de la muestra tomada para el ensayo es de 11938,5 gramos, este valor se anota en la casilla A

del impreso del anexo A. El tamaño máximo de partícula que hemos determinado en nuestra muestra es de 100 mm, la tabla de la norma nos dice que para este tamaño la cantidad mínima de muestra que debe quedar retenida en el tamiz de

2,00 mm es de 8000 gramos.

Ilustración 10: Tamizado de la muestra por el tamiz de 20,0 mm.

Ilustración 11: Vista de la fracción mayor de 20,0 mm y de la fracción menor de 20,0 mm.

Ilustración 12: La fracción menor de 20,0 mm se

embolsa y se guarda para que no pierda humedad a la espera de que lavemos la fracción mayor de 20,0 mm y recuperemos el material fino adherido para

así añadírselo.

Ilustración 13: Lavado de la fracción mayor de 20,0 mm por el tamiz de 20,0 mm, obsérvese que debajo del tamiz está colocado un recipiente para recoger el material más fino que se encuentra adherido a esta fracción.

Ilustración 14: Vista de la fracción mayor de 20,0 mm ya lavada y del material fino recuperado en el recipiente. A continuación la fracción mayor de 20,0

mm se seca en estufa hasta masa constante, se deja enfriar y se tamiza por la serie de tamices de malla superior a 20,0 mm, anotando la masa de la cantidad retenida en cada uno de ellos en la columna II, Bloque 1, del impreso del anexo A.

Ilustración 15: Tamizado de la fracción mayor de

20,0 mm a través de la batería de tamices.

Ilustración 16: Después de dejar decantar el

material fino procedente del lavado, éste se recupera y se deseca en estufa hasta masa

constante.

Ilustración 17: Material fino procedente del lavado una vez seco.

Ilustración 18: Añadido del material fino (procedente del lavado de la fracción mayor de 20,0 mm a través del tamiz de 20,0 mm) a la fracción

menor de 20,0 mm que habíamos separado y embolsado anteriormente.

Ilustración 19: Cuarteado de la fracción menor de 20,0 mm para así obtener una porción de unos 2 kg.

Ilustración 20: Determinación de la masa de la porción menor de 20,0 mm obtenida por cuarteo.

Ilustración 21: Detalle de la lectura de la balanza, tomamos 2148,0 gramos, anotaremos este valor en

la casilla C del impreso del anexo A.

Ilustración 22: A continuación se tamiza la porción menor de 20,0 mm a través del tamiz de 2,00 mm.

Ilustración 23: Vista de las fracciones obtenidas al tamizar por el tamiz de 20,0 mm.

Ilustración 24: Separamos y embolsamos la fracción que pasa a través del tamiz de 2,00 mm a la espera de que lavemos y recuperemos el material fino adherido a la fracción mayor de 20,0 mm.

Ilustración 25: Lavado de la fracción comprendida entre 20,0 mm y 2,00 mm a través del tamiz de 2,00 mm con recuperación del material fino que pasa a

su través.

Ilustración 26: Aspecto de la porción retenida en el tamiz de 2,00 mm una vez lavada, a continuación se

seca en estufa hasta masa constante, se enfría y se procede a tamizarla por la batería de tamices entre 20,0 mm y 2,00 mm, determinando la masa retenida en cada uno de ellos y anotándolas en la casilla correspondiente de la columna II, Bloque 2 del Impreso del anexo A.

Ilustración 27: Tamizado de la fracción comprendida entre 20,0 mm y 2,00 mm a través de la batería de tamices.

Ilustración 28: Aspecto del material fino recuperado procedente del lavado de la fracción comprendida

entre 20,0 mm y 2,00 mm, a continuación se seca en estufa hasta masa constante, se deja enfriar y se adiciona a la fracción que pasa a través del tamiz de

2,00 mm que habíamos separado y embolsado.

Ilustración 29: Aspecto del material recuperado una

vez seco.

Ilustración 30: Adicionado del material recuperado

ya seco a la fracción que pasa por el tamiz de 2,00 mm y que habíamos separado y embolsado anteriormente.

Ilustración 31: Cuarteado de la fracción menor de 2,00 mm para obtener así dos fracciones, de una de

ellas tomaremos una porción para determinar la humedad y de la otra fracción tomaremos una porción para efectuar el análisis granulométrico de los finos.

Ilustración 32: Porción utilizada para la determinación de la humedad higroscópica, los

datos se anotan en el Impreso que se encuentra en el anexo A.

Ilustración 33: Porción utilizada para el análisis granulométrico de tamaños inferiores a 2,00 mm, en nuestro caso utilizamos 111,50 g que anotaremos en la casilla G del Impreso del anexo A.

Ilustración 34: La porción para efectuar el análisis granulométrico de los tamaños inferiores a 2,00

mm se trata con 125 cm3 de solución de

hexametafosfato sódico al 4 %, se deja en reposo durante unas 18 horas en el vaso de precipitado y

seguidamente se pasa al frasco de agitación donde se agita manualmente durante unos 5 minutos.

Ilustración 35: A continuación la suspensión se

vierte sobre el tamiz de 0,080 mm y se lava con agua hasta que se elimine el material que sea inferior a este tamaño, esto se consigue cuando el agua de lavado sale transparente.

Ilustración 36: Operación de lavado.

Ilustración 37: Vista de la fracción menor de 2,00 mm lavada.

Ilustración 38: Una vez lavada se lleva a la estufa

donde se seca hasta masa constante, se deja enfriar y se tamiza por la serie de tamices entre 2,00 mm y

0,080 mm, se determina la masa de la cantidad retenida en cada tamiz con una precisión de 0,01 gramos y se anotan en las casillas de la columna II,

Bloque 3, del impreso del anexo A.

Ilustración 39: Tamizado de la fracción fina a través

de la batería de tamices comprendidos entre 2,00 y 0,080 mm.

EJEMPLO PRÁCTICO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO.

Primeramente se anota en la casilla A del impreso la masa de la muestra seca al aire que

vamos a tomar, en nuestro caso son 11938,5 gramos.

Esta muestra se tamiza primero por el tamiz de 20,0 mm, obteniendo una fracción retenida

que se lava, se seca y se tamiza por la batería de tamices del Bloque 1, como no hemos

cuarteado esta fracción retenida no anotamos las masas retenidas por cada tamiz en la

columna II, sino en la columna III.

La fracción que pasa a través del tamiz de 20,0 mm va a ser cuarteada ya que es bastante

cantidad, tomamos una porción de 2148,0 gramos que anotamos en la casilla C del impreso,

esta porción es tamizada a través del tamiz de 2,00 mm, lavada, secada en estufa y tamizada a

través de la batería de tamices del Bloque 2, como en este caso hemos cuarteado anotaremos

las masas retenidas en cada tamiz en la columna II, Bloque 2 del Impreso.

La fracción inferior 2,00 mm se cuartea para obtener dos fracciones, de una de ellas

determinaremos la humedad higroscópica, de la otra fracción tomamos 111,50 g que

anotaremos en la casilla G, esta fracción se trata con solución de hexametafosfato sódico, se

lava por el tamiz de 0,080 mm, se seca en estufa, se enfría y se tamiza por la serie de tamice s

del Bloque 3, anotando las masas retenidas en cada tamiz, con una precisión de 0,01 g, en la

columna II del Impreso ya que hemos cuarteado esta fracción.

Hasta este momento nuestro Impreso queda de la manera siguiente:

A Muestra total seca al aire (g) 11938,5

B Masa total retenida sobre el tamiz de 20 mm, lavada y seca (g)

C Porción que pasa por el tamiz de 20 mm,

seca al aire ensayada (g)

2148,0

D Muestra retenida entre 20 mm y 2 mm, lavada y seca (g)

E = D x ff Muestra total entre 20 mm y 2 mm lavada y seca (g)

F = B + E Muestra total retenida en el tamiz de 2 mm lavada y seca (g)

G Muestra que pasa tamiz de 2 mm

ensayada secada al aire (g)

111,50

H = G x f Muestra que pasa tamiz de 2 mm ensayada y seca (g)

J = (A - F) x f Muestra total que pasa por el tamiz de 2 mm seca (g)

K = F + J Muestra total seca (g)

f1 = (A-B)/C, es el factor de corrección de la muestra comprendida entre 20 mm y 2 mm, es

debido a que hemos cuarteado la muestra.

f2 = J/H, es el factor de corrección de la muestra que pasa por el tamiz de abertura 2 mm, es

debido a que hemos cuarteado la muestra.

Humedad higroscópica (fracción inferior a 2 mm)

W = (a/s) x 100 Humedad higroscópica 9,90 Referencia tara

a = (t+s+a)-(t+s) Agua (g) 1,92 t+s+a tara + suelo + agua (g) 66,42

t+s tara + suelo (g) 64,50 t tara (g) 45,11

s = (t+s)-t suelo 19,39

f = 100/(100+w) Factor de corrección 0,91

Tamices UNE designación y abertura mm

Retenido tamices parcial

(g)

Retenido tamices totales

(g)

Pasa en muestra total OBSERVACIONES

(g) %

I II III IV V (1) (2)

BLO

QU

E 1

100

80

63 907,5

50 505,0 40 951,5

32 611,0

25 799,5 20 597,5

BLO

QU

E 2

12,5 225,5 10 121,0 6,3 255,0

5 103,0 2 314,0

BLO

QU

E 3

1,60 6,58

1,25 6,58

0,63 18,18 0,40 9,91

0,32 6,91

0,25 4,20 0,20 4,35

0,16 3,78

0,080 9,93

Veamos los pasos a seguir para completar el Impreso:

- Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna III, Bloque 1, y se

anota el resultado en la casilla B (907,5 + 505,0 + 951,5 + 611,0 + 799,5 + 597,5 = 4372,0).

- Se suman los valores de las masas anotadas en las casillas de la columna II, Bloque 2, y se

anota el resultado en la casilla D (225,5 + 121,0 + 255,0 + 103,0 + 314,0 = 1018,5).

- Se calcula, con cuatro cifras decimales, el factor de corrección, f1, de la muestra comprendida

entre 20 mm y 2 mm, de esta manera: f1 = (A-B)/C = (11938,5 – 4372,0)/2148,0 = 3,5226.

- Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 2, multiplicando el valor

correspondiente de la columna II por el factor f1.

- Se calcula la masa de la muestra total comprendida entre 20 mm y 2 mm, multiplicando el

valor anotado en la casilla D por f1. Se anota el resultado obtenido en la casilla E.

E = D x f1 = 1018,5 x 3,5226 = 3588,0

- Se calcula la masa total retenida en el tamiz de abertura 2 mm, lavada y desecada, sumando

para ello los valores de las casillas B y E. Se anota el resultado obtenido en la casilla F.

F = 4372,0 + 3588,0 = 7960,0

Nuestros impresos quedan de la forma:


B Masa total retenida sobre el tamiz de 20

mm, lavada y seca (g)

4372,0

C Porción que pasa por el tamiz de 20 mm, seca al aire ensayada (g)

2148,0

D Muestra retenida entre 20 mm y 2 mm, lavada y seca (g)

1018,5

E = D x f1 Muestra total entre 20 mm y 2 mm lavada y seca (g)

3588,0

F = B + E Muestra total retenida en el tamiz de 2

mm lavada y seca (g)

7960,0

G Muestra que pasa tamiz de 2 mm

ensayada secada al aire (g)

111,50



K = F + J Muestra total seca (g)



(g)


(g)


(g) %


BLO

QU

E 1

100 80

63 907,5

50 505,0 40 951,5

32 611,0

25 799,5

20 597,5

BLO

QU

E 2

12,5 225,5 794,5 10 121,0 426,0

6,3 255,0 898,5 5 103,0 363,0

2 314,0 1106,0

BLO

QU

E 3

1,60 6,58 1,25 6,58

0,63 18,18

0,40 9,91

0,32 6,91 0,25 4,20

0,20 4,35

0,16 3,78 0,080 9,93

- Se calcula la masa de la muestra ensayada inferior a 2 mm, seca, multiplicando el valor

anotado en la casilla G por el factor higroscópico f. Se anota el resultado obtenido en la casilla

H.

H = 111,50 x 0,91 = 101,46

- Se calcula la masa de la muestra total, inferior a 2 mm, seca, multiplicando la diferencia de las

casillas A y F, por el factor higroscópico f. Se anota el resultado obtenido en la casilla J.

J = (A – F) x f = (11938,5 – 7960,0) x 0,91 = 3620,5

- Se calcula la masa total de la muestra seca, sumando los valores anotados en las casillas F y J.

se anota el resultado en la casilla K.

K = F + J = 7960,0 + 3620,5 = 11580,5

- Se calcula con cuatro cifras decimales, el factor de corrección f 2, correspondiente a la

muestra que es inferior a 2 mm, dividiendo el valor anotado en la casilla J por el anotado en la

casilla H.

f2 = J/H = 3620,5/101,46 = 35,6840

- Se calculan los valores de las casillas de la columna III, Bloque 3, multiplicando el valor


Nuestros impresos quedan entonces:



4372,0


2148,0

D Muestra retenida entre 20 mm y 2 mm,

lavada y seca (g)

1018,5

E = D x f1 Muestra total entre 20 mm y 2 mm lavada y seca (g)

3588,0

F = B + E Muestra total retenida en el tamiz de 2 mm lavada y seca (g)

7960,0

G Muestra que pasa tamiz de 2 mm ensayada secada al aire (g)

111,50

H = G x f Muestra que pasa tamiz de 2 mm

ensayada y seca (g)

101,46


3620,5

K = F + J Muestra total seca (g) 11580,5

Tamices UNE

designación y abertura mm

Retenido

tamices parcial

(g)

Retenido

tamices totales

(g)


(g) %


BLO

QU

E 1

100

80 63 907,5

50 505,0 40 951,5

32 611,0

25 799,5 20 597,5

BLO

QU

E 2

12,5 225,5 794,5

10 121,0 426,0

6,3 255,0 898,5 5 103,0 363,0

2 314,0 1106,0

BLO

QU

E 3

1,60 6,58 235,0 1,25 6,58 235,0

0,63 18,18 649,0 0,40 9,91 353,5 0,32 6,91 246,5

0,25 4,20 150,0

0,20 4,35 155,0

0,16 3,78 135,0 0,080 9,93 354,0

- Se anota en la casilla (1), la masa total de la muestra seca, K. Se resta de este valor el anotado

en la casilla de la columna III correspondiente al primer tamiz que ha retenido material y se

anota el valor resultante en la casilla contigua. Se resta de este último la masa de la fracción

retenida en el siguiente tamiz que haya retenido material y se anota el resultado en la casilla

contigua. Se opera de una manera análoga hasta el final.

- Se anota la cifra 100 en la casilla (2). Los valores de las restantes casillas se obtienen

multiplicando los respectivos valores de la columna IV por 100, y dividiendo por el valor

anotado en la casilla (1).

La tabla nos queda como sigue:

Tamices UNE designación y

abertura mm

Retenido tamices

parcial (g)

Retenido tamices

totales (g)


(g) %

I II III IV V

11580,5 100

BLO

QU

E 1

100 11580,5 100 80 11580,5 100

63 907,5 10673,0 92,16 50 505,0 10168,0 87,80

40 951,5 9216,5 79,59

32 611,0 8605,5 74,31

25 799,5 7806,0 67,41 20 597,5 7208,5 62,25

BLO

QU

E 2

12,5 225,5 794,5 6414,0 53,39

10 121,0 426,0 5988,0 51,71 6,3 255,0 898,5 5089,5 43,95

5 103,0 363,0 4726,5 40,81 2 314,0 1106,0 3620,5 31,26

BLO

QU

E 3

1,60 6,58 235,0 3385,5 29,23

1,25 6,58 235,0 3150,5 27,21 0,63 18,18 649,0 2501,5 21,60

0,40 9,91 353,5 2148,0 18,55

0,32 6,91 246,5 1901,5 16,42 0,25 4,20 150,0 1751,5 15,12

0,20 4,35 155,0 1596,5 13,79 0,16 3,78 135,0 1461,5 12,62

0,080 9,93 354,0 1107,5 9,56

Seguidamente se representan los valores de la columna V frente a los valores de la columna I.

0

20

40

60

80

100

10

08

06

35

04

03

22

52

01

2.5 10

6.3 5 2

1.6

1.2

50

.63

0.4

0.3

20

.25

0.2

0.1

60

.08

% q

ue

pas

a

mm

Curva granulométrica


MÉTODO SIMPLIFICADO PARA HACER EL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO.

En este método tomaremos la misma cantidad de muestra que en el caso anterior, respetando

siempre la exigencia de que la cantidad que tomemos va a estar en función del tamaño

máximo de partícula que haya en la muestra y que viene dada por la tabla que se encuentra en

la norma UNE 103 101, a continuación tamizaremos esta muestra a través del tamiz de 2,00

mm, la porción retenida la lavaremos a través del tamiz de 2,00 mm sin recuperar el material

que es arrastrado por el agua. Seguidamente esta porción lavada se deseca en estufa hasta

masa constante, se deja enfriar y se tamiza a través de la batería de tamices entre 100,0 mm y

2,00 mm, anotando la masa retenida en cada uno de ellos.

De la fracción que pasa a través del tamiz de 2,00 mm tomaremos una porción para

determinar la humedad higroscópica y otra fracción para hacer el análisis granulométrico,

lavando esta última a través del tamiz de 0,080 mm hasta que el agua de lavado salga

transparente, seguidamente se deseca en estufa hasta masa constante, se deja enfriar y se

tamiza a través de la batería de tamices entre 2,00 mm y 0,080 mm.

Los datos obtenidos en este procedimiento simplificado son:

Humedad higroscópica (fracción inferior a 2 mm)

W = (a/s) x 100 Humedad higroscópica 14,30 Referencia tara

a = (t+s+a)-(t+s) Agua (g) 53 t+s+a tara + suelo + agua (g) 958,0

t+s tara + suelo (g) 905,0

t tara (g) 534,5 s = (t+s)-t suelo 370,5

f = 100/(100+w) Factor de corrección 0,87

f2 = J/H =3461.5/120.49 = 28,7285 (factor de corrección para la fracción menor de 2,00 mm)




D Muestra retenida entre 20 mm y 2 mm,

lavada y seca (g)

E = D x f1 Muestra total entre 20 mm y 2 mm lavada

y seca (g)

F Muestra total retenida en el tamiz de 2 mm lavada y seca (g)

7959,5

G Muestra que pasa tamiz de 2 mm ensayada secada al aire (g)

138,50


120,49

J = (A - F) x f Muestra total que pasa por el tamiz de 2

mm seca (g)

3461,5

K = F + J Muestra total seca (g) 11421,0



(g)


(g)


(g) %


BLO

QU

E 1

100 11421,0 100 80 11421,0 100

63 907,5 10513,5 92,05

50 505,0 10008,5 87,63 40 951,5 9057 79,30

32 611,0 8446 73,95

25 799,5 7646,5 66,95

20 597,5 7049 61,72

BLO

QU

E 2

12,5 794,0 6255 54,77 10 426,0 5829 51,04

6,3 898,5 4930,5 43,17 5 363,0 4567,5 39,99

2 1106,0 3461,5 30,31

BLO

QU

E 3

1,60 5.50 158,0 3303,5 28,92 1,25 8,00 230,0 3073,5 26,91

0,63 23,00 661,0 2412,5 21,12

0,40 13,50 388,0 2024,5 17,73

0,32 8,50 277,0 1747,5 15,30 0,25 5,00 143,5 1604 14,04

0,20 5,50 158,0 1446 12,66

0,16 5,50 158,0 1288 11,28 0,080 11,00 316,0 972 8,51

Con el método simplificado nos ahorramos el tener que recuperar el material que queda

adherido a la fracción mayor de 20,0 mm y que es eliminado en el lavado, este material

habíamos visto que se recuperaba colocando un recipiente debajo del tamiz, después había

que dejar que se decantara y entonces trasvasarlo a una bandeja para secarlo en estufa,

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

100 63 40 25 12.5 6.3 2 1.25 0.4 0.25 0.16

% q

ue

pas

a

mm


metodo simplificado

metodo sin simplificar

seguidamente se dejaba enfriar y se adicionaba a la fracción menor de 20,0 mm, con lo cual el

tiempo necesario para efectuar el ensayo se alarga bastante.

Lo mismo ocurre cuando tratamos la fracción entre 20,0 mm y 2,00 mm.

-

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE UN SUELO POR EL

MÉTODO DEL APARATO DE CASAGRANDE (UNE 103-103-94).


Esta norma tiene por objeto establecer el procedimiento para determinar el límite líquido de

un suelo mediante la utilización del aparato de Casagrande.

Se define el límite líquido como la humedad que tiene un suelo amasado con agua y colocado

en una cuchara normalizada, cuando un surco, realizado con un acanalador normalizado, que

divide el suelo en dos mitades, se cierra a lo largo de su fondo en una distancia de 13 mm, tras

haber dejado caer 25 veces la mencionada cuchara desde una altura de 10 mm sobre una base

también normalizada, con una cadencia de 2 golpes por segundo.


-Aparato de Casagrande: es un utensilio mecánico que consiste en una cuchara de aleación de

cobre, suspendida de un dispositivo diseñado para controlar su caída sobre una base dura.

En la figura 1 se muestra un croquis con las características y dimensiones que debe tener este

aparato.

-Acanalador normalizado: tenemos el de Casagrande o plano que se muestra en la figura 2 con

las dimensiones exigidas, lleva incorporado un patrón de ajuste de la altura de caída de la

cuchara en su parte trasera. Otros acanaladores que pueden utilizarse son el curvo o de la

A.S.T.M. y el hueco o de Hovanyi, descritos en las figuras 3 y 4.

-Espátulas de hojas flexibles de varios tamaños.

-Pesasustancias con tapa.

-Balanza de 100 g de capacidad como mínimo que aprecie 0.01 g.

-Tamiz de 0.4 mm.

-Una superficie lisa, por ejemplo de vidrio de 300x300 mm de lado y 10 mm de espesor para

amasar el suelo.

-Estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C.

-Mortero con mazo de goma o molino que disponga de bolas forradas del mismo material.

-Cámara húmeda que mantenga una humedad relativa de 95 % ± 5% y una temperatura de

20°C ± 3°C.

-Calibre, pinzas para manipular los recipientes calientes, frasco lavador y agua destilada.

3) CALIBRADO DE LOS EQUIPOS.

Aparato de Casagrande: Se debe comprobar que todo el conjunto esté limpio y en buen

funcionamiento. La zona de la base en la que golpea la cuchara no debe presentar una huella

con un diámetro superior a 10 mm. La cuchara, debe estar firmemente enganchada al soporte

de sujeción, y debe reemplazarse cuando el acanalador haya formado una huella de más de

0.1 mm de profundidad.

El pivote del gancho de suspensión no debe estar desgastado hasta tal punto que permita un

movimiento lateral de más de 3.0 mm en el punto más bajo.

Si la cuchara cae antes de que el gancho de suspensión pierda contacto con la leva, ésta se

debe sustituir.

Acanaladores: Se debe inspeccionar frecuentemente y regularmente los acanaladores a fin de

verificar su desgaste. Los suelos arenosos desgastan rápidamente los acanaladores por lo que

en estos casos deben inspeccionarse con más frecuencia. Estos utensilios se desechan cuando

no posean las dimensiones esenciales referenciadas en las figuras 2, 3 ó 4.

Ajuste de la altura de caída: Se puede ajustar gracias al patrón que llevan los acanaladores en

su parte posterior.

4) PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.

4.1 Por secado y desmenuzado.

Cuando el suelo a ensayar se encuentre formando terrones compactos, no siendo posible

individualizar manualmente sus partículas se procederá de la siguiente manera.

Se seca al aire o en estufa a una temperatura que no exceda los 60 °C, hasta que los terrones

de tierra se desmenucen fácilmente, a continuación se pulveriza la muestra en un mortero

empleando una maza con extremo de goma, o en un molino que disponga de bolas forradas de

este material, de manera que no se destruyan los granos individuales, a continuación se pasa

por el tamiz de 0.4 mm. Se repiten las operaciones de pulverización y tamizado cuantas veces

sea necesario, hasta asegurarse que se ha disgregado todo el material más fino y que el

material retenido por el tamiz 0.4 mm sólo consiste en granos de arena o grava individuales.

Si antes de la pulverización se encuentran materiales tales como conchas u otras partículas

frágiles, no se deben triturar para que pasen a través del tamiz, sino que hay que quitarlos a

mano u otro medio adecuado, como el lavado.

El material que pasa por el tamiz de 0.4 mm en cantidad mínima de 150 g, se amasa, sobre un

cristal mediante espátulas, con la cantidad de agua necesaria para que se precisen de 35 a 30

golpes para conseguir cerrar los 13 mm del surco. Se deja la mezcla en reposo durante 2 h en

cámara húmeda. Después se amasa de nuevo, añadiendo agua si fuese necesario al final de

este período.

4.2 En suelo natural. Vía directa.

En suelos orgánicos y en los inorgánicos con alto contenido de limo o arcilla, el proceso de

secado previo puede dar lugar a una variación apreciable del límite líquido. Por tanto en suelos

homogéneos de grano fino, en los que el contenido de humedad permita el amasado mediante

espátula se tomarán 200 g de muestra representativa del suelo y se dividen sobre la superficie

del vidrio en varias porciones por medio de una espátula. Si contiene algunas partículas

apreciablemente mayores de 0.4 mm, tales como concreciones o conchas, se retiran por

medio de una pinza y se determina su masa para conocer la proporción que representan con

respecto al total de la muestra tomada.

Se añade agua destilada y se amasa convenientemente con las dos espátulas hasta conseguir

una masa homogénea.

Finalizado el proceso se deja de un día para otro en cámara húmeda para que la humedad de

la muestra sea homogénea.

4.3 En suelo natural. Vía húmeda.

Cuando se trate de un suelo de grano fino que contenga una apreciable proporción de otros

materiales de grano más grueso, se debe proceder por vía húmeda para la separación de la

fracción necesaria para la realización del ensayo a fin de evitar el secado previo.

Se toma una porción representativa del suelo tal que se pueda obtener de ella una muestra de

300 g de material inferior a 0.4 mm. Se coloca en un recipiente, se le añade agua destilada

hasta cubrirla, sin dispersante, y se remueve con una varilla de vidrio hasta conseguir un

líquido denso.

Se vierte éste sobre el tamiz de 0.4 mm, colocado sobre un recipiente adecuado y se lava con

agua destilada el material que quede en el tamiz hasta conseguir que pasen todas las

partículas de tamaños inferiores.

Se deja sedimentar la suspensión obtenida y se elimina el agua limpia que haya por encima del

material depositado. Se seca al aire o bajo la acción de una corriente de aire a no más de 60 °C,

agitando la pasta para conseguir un secado uniforme. El proceso puede considerarse finalizado

cuando la consistencia de dicha pasta sea la adecuada para iniciar el amasado con las espátulas

sobre el vidrio, siguiendo el proceso descrito en el último párrafo del apartado 3.1, por secado

y desmenuzado.

En cualquiera de los tres casos, cuando se trata de un suelo de elevada plasticidad, el período

de curado en cámara húmeda debe ampliarse hasta 48 h. Por el contrario en suelos limosos

con bajo contenido de arcilla puede reducirse a unas 2 h.


Se separa la cuchara del resto del aparato. Se sujeta firmemente con la palma de la mano, y

por medio de una espátula, se coloca en su parte inferior, en la zona en que la cuchara

descansa sobre la base, una porción del suelo amasado, aplastándole hacia abajo y

extendiéndole dentro de la cuchara de un lado a otro, de manera que el material tenga una

altura de unos 10 mm en su punto de mayor espesor y procurando formar una superficie lisa.

Hay que tener cuidado de que no queden burbujas de aire dentro del suelo amasado,

debiendo repetir el proceso si hubiese alguna o apareciera durante el proceso posterior. El

material sin usar se amontona sobre el vidrio y se protege de la posible pérdida de humedad.

Manteniendo la cuchara con el material en la palma de la mano, se hace un surco con el

acanalador de Casagrande según el eje αα´ en la figura 1, en el sentido de arriba hacia abajo,

con el borde biselado hacia adelante, disponiendo en todo momento el acanalador

perpendicular a la superficie de la cuchara y describiendo un arco.

En suelos poco plásticos, para evitar el desgarramiento del material, el surco puede hacerse en

varias pasadas, cada una de ellas más profunda que la anterior. A veces en estos suelos el

acanalador de Casagrande puede empujar una porción del material fuera de la cuchara,

produciendo en general surcos muy irregulares. Esto se puede evitar utilizando el acanalador

hueco representado en la figura 4.

En suelos turbosos es preferible usar el acanalador curvo representado en la figura 3.

Después de realizar el surco, se coloca inmediatamente la cuchara en el aparato,

comprobando que no queden restos de material en la cara inferior de aquella. Se gira la

manivela a razón de dos vueltas por segundo. Se cuentan los golpes necesarios para que las

paredes del surco se unan por el fondo del mismo en una distancia de 13 mm.

Hay que hacer una determinación entre 15 y 25 golpes y otra determinación entre 25 y 35

golpes, teniendo en cuenta que el número de golpes disminuye al aumentar la cantidad de

agua destilada que se añade para realizar el amasado. Si el número de golpes requeridos para

cerrar el surco no está comprendido entre 35 y 15, la determinación no es válida.

Para cada una de estas determinaciones se toma una porción entre 10 g y 15 g del suelo

próximo a las paredes del surco, en la parte donde se cerró, y se determina su humedad por

secado en estufa.

Si después de varias determinaciones, el número de golpes requeridos para cerrar el surco

fuese siempre inferior a 25, es que no se puede determinar el límite líquido y se debe anotar

ese suelo como no plástico sin realizar el ensayo de determinación del límite plástico.

Para aumentar el número de golpes hay que disminuir el contenido de humedad, extendiendo

el material para que se evapore o amasando con suelo que tenga menos contenido de agua,

pero que haya sufrido el mismo proceso de amasado que la muestra ensayada. Nunca debe

añadirse suelo seco para disminuir el contenido de agua. Para evitar estos inconvenientes se

recomienda que la primera determinación esté del lado seco, es decir, que el suelo tenga una

humedad tal que se consigan entre 25 y 35 golpes para cerrar el surco en una longitud de 13

mm y a partir de aquí ir añadiendo cada vez más agua para que el número de golpes baje a

valores entre 15 y 25.

En suelos con dificultad de absorción de agua no se debe seguir el proceso de aumento de la

humedad descrito anteriormente a causa de las dificultades de homogeneización de ésta. Hay

que proceder en sentido opuesto, amasando continuamente la muestra con las espátulas de

manera que la pérdida de humedad se produzca de la forma más homogénea posible. En este

caso se recomienda que la primera determinación esté del lado húmedo. En consecuencia, el

amasado inicial de la muestra se debe hacer con la suficiente cantidad de agua para que, una

vez transcurrido el período de curado, no inferior a 48 h, nos encontremos en la situación de

poder ir disminuyendo la humedad con objeto de abarcar el rango de valores necesarios en la

realización del ensayo.

6) RESULTADOS.

Se llevan las dos determinaciones a un gráfico que tenga en abscisas el número de golpes, y en

ordenadas la humedad, ambos en escala logarítmica. Véase el anexo A.

Se traza la paralela a la línea de trazos dibujada en dicho gráfico, que equidiste de los dos

últimos puntos anteriores. La humedad del punto de intersección de esta recta con la

ordenada correspondiente a los 25 golpes, expresada con una cifra decimal y sin añadir las

palabras tanto por ciento, es el límite líquido.

Si la recta trazada dista mucho de ambos puntos, hay que hacer una tercera determinación

para comprobar si hay algún error en las otras dos ó sí, por tratarse de un tipo muy especial de

suelo, no sigue la ley indicada. En este último caso, se traza la recta que mejor se adapta a los

tres puntos obtenidos.

7) CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS.


NLT 105/72. Límite líquido por el método de la cuchara.

ASTM D 4318. Standard Test Method for LIQUID LIMIT, PLASTIC LIMIT, AND PLASTICITY INDEX

OF SOILS.

Ilustración 1: Se tamiza una porción de suelo a través del tamiz de 0,40 mm.

Ilustración 2: Aspecto del material retenido en el tamiz.

Ilustración 3: Aspecto del material que pasa a través del tamiz, con esta fracción realizaremos el ensayo.

Ilustración 4: A continuación se amasa esta fracción de suelo con agua y se deja de un día para otro en cámara húmeda.

Ilustración 5: Vista general del equipo necesario para la realización del ensayo, aparato de Casagrande, pesasustancias con tapa, acanaladores, espátulas.

Ilustración 6: Vista del aparato de Casagrande.

Ilustración 7: Llenado de la cuchara del aparato de Casagrande con ayuda de la espátula.

Ilustración 8: Realización del surco con ayuda del acanalador.

Ilustración 9: Aspecto del surco una vez se han dado los golpes necesarios para que el mismo se cierre en una longitud de unos 13 mm.

Ilustración 10: Otro aspecto del surco cerrado en una longitud de 13 mm.

Ilustración 11: Una vez se ha cerrado el surco se toma una porción de la zona en donde se ha cerrado para determinar la humedad, dicha humedad es la que corresponde al límite líquido.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO DE UN SUELO. (UNE

103-104-93).


Esta norma tiene por objeto especificar el método para la determinación del límite plástico de

un suelo, el cual se define como la humedad más baja con la que pueden formarse con un

suelo, cilindros de 3 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre los dedos de la mano y una

superficie lisa, hasta que los cilindros empiecen a resquebrajarse.


UNE 7-050 – Cedazos y tamices de ensayo.

UNE 103-103 – Determinación del límite líquido de un suelo por el método del aparato de

Casagrande.

UNE 103-300 – Determinación de la humedad de un suelo mediante secado en estufa.

3) APARATOS Y MATERIALES NECESARIOS.

-Una espátula de hoja flexible.

-Pesasustancias con tapa.

-balanza de 100 g de capacidad que aprecie 0.01 g.

-Estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C.

-Pinzas para manipular recipientes calientes.

-Tamiz de 0.4 mm.

-Frasco lavador y agua destilada.

-Una superficie lisa, tal como un vidrio de 300 mmx300 mm de lado y 10 mm de espesor para

amasar el suelo y rodarlo sobre ella.

-Varilla de 3 mm de diámetro para comparar el grosor de los cilindros.

4) PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO.

Se obtiene una porción de suelo de 20 g que pase por el tamiz 0.4 mm, siguiendo el mismo

procedimiento descrito en la norma UNE 103-103. Se amasa con agua destilada hasta formar

con facilidad una bola. Se toman 15 g de dicha bola como muestra para el ensayo.

5) MÉTODO OPERATORIO.

Se moldea la mitad de la muestra en forma de elipsoide y, a continuación se hace rodar entre

los dedos de la mano y la superficie lisa con la presión estrictamente necesaria para que se

formen cilindros. El ritmo de esta operación debe ser tal que la mano se mueva hacia delante y

hacia atrás, hasta la posición de partida, entre 80 y 90 veces por minuto.

Si al llegar el cilindro a un diámetro de 3 mm no se ha resquebrajado, se parte en seis u ocho

trozos, amasándolos juntos, con los dedos de ambas manos hasta que se consiga una masa

uniforme moldeada en forma aproximada de elipsoide. Se repite el proceso del párrafo

anterior cuantas veces sea necesario, hasta que el cilindro se resquebraje. Si esto sucede

siendo el diámetro del cilindro mayor de 3 mm se dará por terminado el proceso, siempre y

cuando haya sido posible previamente, durante el mismo, formar cilindros de 3 mm de

diámetro.

Se colocan las porciones de suelo así obtenidas hasta una cantidad mínima de 5 g, en un

pesasustancias tarado con tapa. Se determina la humedad mediante secado en estufa.

Se repite, con la otra mitad de la muestra el método operatorio completo.

El resquebrajamiento puede manifestarse de modo distinto en los diversos tipos de suelo, así

en suelos muy plásticos se requiere mucha presión para deformar el cilindro, sobre todo

cuando se aproxima al límite plástico, al llegar a éste el cilindro queda dividido en trozos en

forma de barril de 6 mm a 10 mm de longitud; mientras que, en suelos poco plásticos, los

trozos son más pequeños. En otros suelos se forma una capa tubular exterior que comienza a

hendirse en ambos extremos y progresa hacia el centro hasta que, finalmente, el suelo se

desmorona en partículas lajosas. Algunos suelos se desmoronan en numerosos agregados

pequeños de partículas.

El operador no debe, de ningún modo, tratar de producir el resquebrajamiento con un

diámetro de 3 mm exactamente a base de alcanzarlo al principio y, entonces, reducir el ritmo

de rodadura o la presión de la mano, o ambos, y continuar la rodadura sin deformación

subsiguiente, es decir, si la humedad es tal que al alcanzar los 3 mm se puede continuar

deformando el cilindro deberá hacerse y no reducir el ritmo de rodadura para mantenerlo en 3

mm hasta que se seque y resquebraje. Sin embargo, puede reducir la cantidad total de

deformación, en el caso de suelos poco plásticos, a base de hacer el diámetro inicial de la masa

en forma de elipsoide más próximo a los 3 mm.


El límite plástico es la media aritmética de las humedades de ambas determinaciones,

expresada en tanto por ciento, con una cifra decimal, y sin añadir las palabras tanto por ciento.

Si los resultados obtenidos en ambas determinaciones, difieren en más de 2 puntos

porcentuales, el ensayo debe repetirse.

Las características que suelen darse como representativas de la plasticidad de un suelo son el

límite líquido y el índice de plasticidad. Este último es la diferencia entre el límite líquido y el

límite plástico.


Esta norma concuerda esencialmente con:

NLT-106/72

ASTM D 4318-84

Ilustración 1: Se hace un elipsoide con una porción del suelo amasado con agua que ha estado en reposo en cámara húmeda.

Ilustración 2: Se va presionando con la palma de la mano al mismo tiempo que se hace girar el cilindro.

Ilustración 3: Si con los movimientos conseguimos que el diámetro del cilindro sea menor de 3 mm sin que el mismo empiece a resquebrajarse y deshacerse es que la humedad es excesiva y por tanto debemos repetir el proceso para que el material siga perdiendo humedad.

Ilustración 4: Aspecto del cilindro cuando se deshace en fragmentos cuando alcanzamos un diámetro de 3 mm, en este punto determinamos la humedad del material, dicha humedad será la correspondiente al límite plástico.

Ilustración 5: Vista de los pesasustancias con los fragmentos del cilindro para determinar su humedad.

Ilustración 6: Vista de los pesasustancias colocados en la estufa.

Determinación del contenido de materia orgánica oxidable de

un suelo por el método del permanganato potásico. (UNE 103-

204-93).


La Norma UNE 103-204-93 tiene por objeto especificar el método para determinar el

contenido de materia orgánica oxidable de un suelo mediante permanganato potásico. En este

método se determina el porcentaje de materia orgánica de la muestra como cociente entre los

centímetros cúbicos de solución de permanganato 0.1 N gastados, multiplicados por el factor

de normalidad, y los gramos de muestra ensayados.



UNE 103-100 – Preparación de muestra para los ensayos de suelos.

3) APARATOS, MATERIAL NECESARIO Y REACTIVOS.

-Balanza analítica de 160 g de capacidad y 0.0001 g de precisión.

-Estufa de desecación con temperatura regulable hasta 115 °C.

-Termómetro graduado entre 0 °C y 100 °C con precisión de 0.5 °C.

-Mortero y maza metálicas para pulverizar el suelo.

-Mazo de goma.

-Tamices de 2.0 mm y de 0.16 mm.

-Placa de calefacción.

-Vidrios de reloj.

-Pinzas de madera para manipular los matraces.

-Lana de vidrio para filtrar.

-Embudo de vidrio con boca de 20 cm de diámetro.

-Desecador.

-Dos matraces erlenmeyer de 500 cm3 y uno de 2000 cm3.

-Un matraz aforado de 1000 cm3.

-Dos vasos de precipitado de 150 cm3.

-Dos pipetas graduadas de 10 cm3.

-Una probeta graduada de 100 cm3.

-Una probeta graduada de 250 cm3.

-Dos frascos con tapón uno transparente y otro opaco de 2 a 3 litros.

-Dos buretas de 50 cm3, con llave, soporte y elementos de sujeción.

-Cronómetro.

Los reactivos químicos a emplear son:

-Ácido sulfúrico concentrado para análisis.

-Ácido nítrico concentrado para análisis.

-Ácido oxálico para análisis.

-Oxalato sódico para análisis.

-Permanganato potásico para análisis.

4) PREPARACIÓN DE LAS SOLUCIONES Y DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES DE

NORMALIDAD.

Para preparar la solución de permanganato potásico 0.1 N, tomar en balanza analítica, entre

3.25 g ± 0.05 g de permanganato potásico, disolviéndolos en un litro de agua destilada en un

matraz aforado.

Calentar el matraz en la placa de calefacción hasta ebullición, manteniéndolo así durante diez

minutos. Después retirarlo, dejándolo enfriar. Filtrar el contenido a través de lana de vidrio

colocada en un embudo y recogerlo en un frasco de vidrio de color topacio que cierre bien.

Para determinar el factor de normalidad de la disolución de permanganato potásico con

oxalato sódico, tomar 10 g de oxalato sódico y desecarlos en estufa a 110 °C durante dos

horas, después enfriarlo en un desecador con cloruro cálcico. Disolver en un matraz 0.275 g

±0.025 g del oxalato ya seco en 200 cm3 de solución de ácido sulfúrico en agua en la

proporción de uno a cuatro y calentar hasta 70 °C ± 0.5 °C. Valorar con permanganato

potásico, hasta coloración persistente y anotar los centímetros cúbicos empleados. Agitar el

matraz durante todo el proceso. Repetir el proceso tres veces desde la disolución en matraz de

0.275 g ± 0.025 g de oxalato seco en 200 cm3 de agua destilada y calcular el valor medio de las

cantidades de permanganato gastadas en las tres valoraciones.

El factor de normalidad del permanganato potásico será:

Para preparar la solución de ácido oxálico 0.1 N, determinar en balanza analítica exactamente

6.302 g de ácido oxálico puro y disolver en un matraz aforado de 1 litro que tenga agua

destilada hasta su mitad. Añadir 50 cm3 de ácido sulfúrico puro para análisis, poco a poco y

agitando para evitar proyecciones. Dejar enfriar a temperatura ambiente. Llenar con agua

destilada hasta el enrase y agitar. Guardar la solución en un frasco limpio, seco y bien cerrado.

Para determinar el factor de normalidad de la solución de ácido oxálico 0.1 N, poner 175 cm3

de agua destilada en un matraz erlenmeyer de 500 cm3. Añadir con bureta 25 cm3 de la

solución de ácido oxálico 0.1 N previamente preparada y otros 25 cm3 de solución de ácido

sulfúrico al 9 %. Calentar el matraz con mechero hasta 70 °C ± 0.5 °C. El termómetro de control

no debe tocar la pared ni el fondo del matraz.

Valorar con solución de permanganato 0.1 N, cuyo factor de normalidad se haya determinado

en un período no mayor de 15 días, hasta coloración permanente, rosáceo pálido.

El factor de normalidad de la solución de ácido oxálico 0.1 N será:

Donde f es el factor de normalidad de la solución de permanganato 0.1 N.


Pulverizar en mortero 50 g ± 5 g de la fracción de suelo que pasa por el tamiz de 2 mm.

Seguidamente pasar por el tamiz de 0.16 mm, si queda algo retenido en el tamiz devolverlo al

mortero y pulverizar hasta que todo pase a través del tamiz, tomar 5 g ± 0.1 g de ese material.

Secar en estufa a 110 °C durante 24 h.

Enfriar en un desecador con cloruro cálcico y obtener mediante de terminación en balanza

analítica dos porciones de 0.25 g ± 0.05 g denominadas M1 y M2. Colocar M1 en un matraz

erlenmeyer de 500 cm3 y añadir 25 cm3 de solución de ácido sulfúrico al 9 %.

Calentar en un mechero hasta ebullición. Al cabo de tres minutos y manteniendo la ebullición

añadir con pipeta 1.5 cm3 de ácido nítrico concentrado. Mantener la ebullición uno o dos

minutos más.

Retirar el matraz del mechero y añadir 125 cm3 de agua destilada recién hervida. Agregar

también un volumen de solución de permanganato potásico 0.1 N, igual al cociente entre 20 y

el factor de normalidad de la solución de permanganato empleada (VKMnO4=20/f).

Calentar hasta ebullición y mantener durante cuatro o cinco minutos, si todo el permanganato

quedara decolorado, añadir nuevamente la misma cantidad repitiendo cuantas veces sea

necesario hasta que no se decolore.

Interrumpir la calefacción y añadir con bureta el número de centímetros cúbicos de solución

de ácido oxálico 0.1 N igual al cociente entre 20 y el factor de normalidad de la solución de

ácido oxálico empleado (VH2C2O4=20/F). El líquido deberá perder el color del permanganato. En

el caso de que anteriormente hubiera sido necesario añadir n veces el volumen de

permanganato potásico (20/f) añadiremos n veces el volumen de ácido oxálico (20/F).

Enfriar el matraz en una pila con el chorro de agua de una goma, hasta llegar a 70 °C, medidos

con termómetro de precisión de ± 0.5 °C. Valorar el exceso de ácido oxálico con solución de

permanganato potásico 0.1 N hasta coloración permanente. Anotar los centímetros cúbicos de

la solución de permanganato potásico 0.1 N, empleados en la valoración, y que

denominaremos como C1.

Repetir todas estas operaciones con la otra porción M2, hasta obtener los centímetros cúbicos

de la solución de permanganato potásico 0.1 N empleados, que denominaremos como C2.


El contenido en materia orgánica, expresada en tanto por ciento, de cada porción de muestra

ensayada, viene dado por la expresión:

Donde

Ci son los centímetros cúbicos de solución de permanganato potásico, dando a i los valores de

1 y 2.

f es el factor de normalidad del permanganato potásico calculado anteriormente.

Mi son los gramos de las muestras ensayadas, dando a i los valores de 1 y 2.

El contenido de materia orgánica de la muestra total de suelo ensayada, expresada en tanto

por ciento, es la media aritmética de las dos determinaciones anteriores.



BS 1377- Determination of Organic Matter Content.

AASHTO T 1 94-80- Determination of Organic Matter in Soils by Wet Combustion.

Ilustración 1: Se toman 50 ± 5 gramos de la fracción de suelo que pasa a través del tamiz de 2 mm.

Ilustración 2: Se trituran los 50 ± 5 gramos anteriores hasta que pasen a través del tamiz de 0,16 mm.

Ilustración 3: Vista del suelo triturado y pasado a través del tamiz de 0,16 mm.

Ilustración 4: Se pesan 5 ± 0,1 gramos del suelo triturado y se desecan en estufa.

Ilustración 5: Se deja enfriar en el desecador.

Ilustración 6: Se pesan dos fracciones de 0,25 ± 0,05 gramos del suelo triturado, llamadas M1 y M2.

Ilustración 7: Se añade a cada submuestra 25 cm3

de ácido sulfúrico al 9% y se calienta a ebullición durante 3 minutos, seguidamente se añade a cada submuestra 1,5 ml de ácido nítrico concentrado y se continúa la ebullición durante 2 minutos más, tras los cuales se retiran las submuestras de la placa calefactora y se le añade a cada una 125 cm

3 de

agua destilada recién hervida.

Ilustración 8: Seguidamente se añade con una bureta a cada submuestra un volumen de solución de permanganato potásico 0,1 N igual al cociente entre 20 y el factor de normalidad de la solución de permanganato potásico.

Ilustración 9: Una vez añadido el permanganato las submuestras se calientan a ebullición durante 5 minutos.

Ilustración 10: Seguidamente se interrumpe la ebullición y se añade a cada submuestra un volumen de solución de ácido oxálico 0,1 N igual al cociente entre 20 y el factor de normalidad de la solución de ácido oxálico, se ve que el color púrpura del permanganato desaparece quedando la solución transparente.

Ilustración 11: A continuación se deja enfriar hasta 70 °C y entonces se añade disolución de permanganato potásico hasta que se produzca un cambio de color de transparente a levemente púrpura, se anota el volumen de permanganato necesario para ello.

Ilustración 12: Vista de una de las submuestras una vez hemos añadido la solución de permanganato necesaria para que se produzca el cambio de color.

Determinación del contenido en sales solubles de los suelos

(NLT-114).

1) OBJETO.

La Norma NLT-114/99, describe el procedimiento que permite determinar el contenido en

sales de los suelos mediante el tratamiento con agua destilada para disolver dichas sales. El

contenido en sales se determina pesando el residuo, obtenido por evaporación, de una

cantidad proporcional del extracto acuoso.


-Frasco de vidrio con boca ancha y tapón hermético, de un litro de capacidad

aproximadamente.

-Dos cápsulas de porcelana de unos 200 cm3 de capacidad.

-Equipo de filtración, con papel de poro fino.

-Baño María para la evaporación de los extractos acuosos contenidos en las cápsulas.

-Dos balanzas, una analítica con una precisión de 0.0001 g y otra de precisión 0.1 g.

-Estufa de desecación capaz de mantener una temperatura de 110 °C ± 5 °C.

-Desecador para el enfriamiento de las cápsulas.

-Matraces aforados de 500 y 100 cm3.

-Un agitador por volteo.

-Acido clorhídrico concentrado.

-Agua destilada.

-Pipeta.


El ensayo se debe realizar con la muestra completa. En el caso de que la muestra contenga

gruesos se debe operar con una porción representativa de la fracción que pasa por el tamiz de

2 mm, obtenida según se describe en la norma NLT-101.


Obtener por cuarteo de la muestra a analizar unos 50 g de suelo, secar en estufa y pesar con

exactitud de 0.1 g, introduciéndolos a continuación en el frasco de 1 litro, junto con 500 cm3

de agua destilada medidos mediante el matraz aforado correspondiente.

Agitar el frasco con su contenido, en el agitador por volteo, durante un tiempo mínimo de una

hora.

Dejar el frasco en reposo hasta que el líquido quede claro.

Extraer del líquido claro unos 250 cm3, mediante una pipeta o por sifonamiento y filtrar

utilizando filtro de poro fino. Si el extracto acuoso no quedara totalmente transparente, ni aún

después de filtrado, tratar de precipitar los coloides mediante una gota de ácido clorhídrico

N/20 (a 4 cm3 de ácido clorhídrico concentrado añadir agua destilada hasta completar un

volumen de 1 litro) añadida a la solución turbia. Intentar filtrar de nuevo después de agitar con

varilla de vidrio y de que transcurran unos minutos. Repetir con una gota más de ácido si no

filtrara totalmente transparente y añadir más veces si fueran necesarias para lograr esta

transparencia.

Del líquido filtrado medir 100 cm3 con el matraz aforado correspondiente y verterlos en una de

las cápsulas de porcelana. Repetir lo mismo sobre la otra cápsula.

Situar las cápsulas en el baño María hasta la evaporación total del agua. Completar la

desecación del residuo en estufa, a 110 °C ± 5 °C, hasta masa constante.

Dejar enfriar las cápsulas en el desecador cerrado y pesar con la balanza analítica o de

precisión. Las sales del residuo pueden absorber humedad del aire muy rápidamente; para

evitarlo actuar de forma que transcurra el menor tiempo posible desde que se saca la cápsula

del desecador hasta obtener su masa.

Lavar cuidadosamente el interior de cada cápsula para eliminar el residuo soluble, secarlas

nuevo en estufa a 110 °C ± 5 °C y después de enfriadas en el desecador volver a pesar.

Si se encontrara yeso entre las sales solubles, puede que no se disuelva todo al utilizar la

proporción de suelo y agua antes mencionada. Como orientación, si tuviéramos yeso puro se

disolvería del orden de 1 g en los 500 cm3 de agua, teniendo que hacer en este caso extremo el

ensayo con 1 g en 500 cm3. En general siempre que se obtengan valores por encima de 2 g de

residuo por litro de extracto y se sospeche la existencia de yeso al hacer el ensayo cualitativo

con cloruro de bario en medio ácido clorhídrico debe repetirse el ensayo utilizando menor

cantidad de suelo.

5) CÁLCULOS Y RESULTADOS.

Con las dos cápsulas se obtienen dos valores, de los cuales se calcula la media y ésta se da

como resultado.

El cálculo se realiza por medio de la expresión:

Donde:

V = Volumen inicial en cm3 del agua destilada en el frasco (normalmente 500 cm3).

v = Volumen en cm3 del extracto acuoso situado en la cápsula (normalmente 100 cm3).

r = Masa en gramos del residuo de la cápsula.

P = Masa inicial de suelo seco, en gramos, introducido en el frasco (normalmente 50 g).

Ilustración 1: Se pesan unos 50 gramos de suelo.

Ilustración 2: Se añaden 500 cm3 de agua y se agita

durante un tiempo mínimo de una hora.

Ilustración 3: Después de agitar se deja en reposo hasta que el líquido quede claro.

Ilustración 4: Aspecto del líquido después de haber estado en reposo varias horas, se observa como se ha clarificado.

Ilustración 5: Seguidamente se filtra a través de papel de filtro y se recoge el filtrado en un matraz de 250 ml.

Ilustración 6: Del líquido filtrado se miden 100 ml y se vierten en una cápsula de porcelana, esto se hace por duplicado.

Ilustración 7: Vertido de los 100 ml de líquido en la cápsula de porcelana.

Ilustración 8: Lavado del matraz para arrastrar los restos de líquido que quedan impregnándolo.

Ilustración 9: A continuación las cápsulas de porcelana se colocan en la estufa para evaporar el líquido.

Ilustración 10: Una vez evaporado el líquido se trasladan las cápsulas al desecador para que se enfríen.

Ilustración 11: Una vez frías las cápsulas se pesan en la balanza.

CONTENIDO DE SULFATOS SOLUBLES EN LOS SUELOS (NLT-

120/72).

1) OBJETO.

Esta norma describe el método a seguir para determinar la proporción de sulfatos solubles en

agua, pasándolos a disolución mediante agitación con agua y precipitando luego los sulfatos

disueltos con solución de cloruro de bario según la reacción siguiente:

2) APARATOS Y MATERIAL NECESARIOS.

- Tamices 2 y 0,4 mm UNE (núms. 10 y 40, A.S.T.M.).

- Mortero con su mano.

- Frasco para agitación de unos 1000 cm3 de capacidad, con cierre hermético mediante tapón

de goma y forma adecuada para acoplarse al aparato agitador.

- Aparato para agitar frascos que permita mantener el suelo en suspensión durante el tiempo

de agitación.

- Un matraz aforado de 500 cm3 y otro de 250 cm3.

- Dos vasos de 600 cm3 con varilla de vidrio y vidrio de reloj que pueda taparles.

- Frasco lavador con agua destilada caliente.

- Pipeta de 10 cm3.

- Embudo de vidrio.

- Crisol de porcelana. Triángulo y trípode soporte si se calcina con mechero.

- Horno de calcinación eléctrico, en su defecto, mechero de gas.

- Balanza analítica.

- Estufa de desecación regulable a 75-80 °C.

- Desecador.

- Papel indicador de pH.

- Papel de filtro de poro fino y de cenizas conocidas.

- Acido clorhídrico N/20 (a 4 cm3 de ácido clorhídrico concentrado añadir agua destilada hasta

completar un volumen de un litro).

- Solución de cloruro bárico al 5 % (5 g de BaCl2·2H2O en 100 cm3 de agua).

- Solución de nitrato de plata 81,7 g en 100 cm3 de agua).

- Agua destilada.

3) PROCEDIMIENTO.

Preparación de la muestra.

Se utiliza la fracción que pasa por el tamiz de 2 mm UNE (núm. 10 A.S.T.M.). Obtener unos 50 g

por cuarteo de esta fracción y pulverizar en el mortero hasta que todo pase por el tamiz de 0,4

mm UNE (núm. 10 A.S.T.M.). Secar hasta peso constante en estufa regulada entre 75 y 80 °C y

pesar 10 g con precisión de 0,01 g.

Disolución de los sulfatos.

- Introducir la muestra en el frasco o recipiente de agitación y añadir 500 cm3 de agua destilada

exactamente medidos con un matraz aforado.

- Colocar el frasco en el agitador y agitar durante 45 minutos.

- Dejar decantar la suspensión de suelo contenido en el frasco. Si no se clarifica el líquido

añadir dos gotas de ácido clorhídrico concentrado.

- Extraer el líquido clarificado, mediante sifón o con la pipeta de 100 cm3 sin perturbar el

sedimento, hasta obtener 250 cm3 de líquido claro exactamente medido con el matraz

aforado.

- Filtrar el líquido del matraz, recogiendo el filtrado sobre el vaso de 600 cm3. Lavar el filtro dos

o tres veces con agua destilada, que previamente se ha pasado por el matraz para lavarlo, y

recoger el agua de lavado sobre el mismo vaso. Añadir 20 cm3 de ácido clorhídrico N/20.

Precipitación, filtrado y calcinación.

- Calentar a ebullición el líquido filtrado y precipitar añadiéndole disolución de cloruro bárico

con una pipeta, poco a poco, hasta que no se produzca más precipitado. Durante una hora

mantener el vaso en reposo y a temperatura por debajo y próxima al punto de ebullición (una

baño maría resulta muy apropiado).

- Al final de la hora el precipitado se habrá depositado en el fondo y el líquido quedará claro.

Añadir entonces unas gotas de la disolución de cloruro bárico para comprobar que la

precipitación fue completa. En caso de formarse precipitado volver a calentar a ebullición y

volver a añadir disolución de cloruro de bario.

- Después de dejar en reposo durante doce horas, filtrar empleando un filtro de cenizas

conocidas. Pasar primero el líquido claro, después arrastrar el precipitado al filtro y lavar sobre

él con agua destilada y caliente hasta que el agua de lavado, después de pasar por el filtro, no

dé precipitado con la solución de nitrato de plata.

- Colocar el papel de filtro húmedo con el precipitado en un crisol de porcelana previamente

tarado. Cuando se dispone de horno de calcinación eléctrico, colocar el crisol con el papel

dentro del horno y subir la temperatura entre 800 y 900 °C, manteniéndola unos quince

minutos.

Si ha de calcinarse con mechero, calentar primero con poca llama para secar el papel

lentamente y continuar hasta carbonizar el papel sin que llegue a arder en ningún momento.

Una vez carbonizado el papel, se aumenta la llama para incinerar y, una vez blanco el

precipitado, se calcina hasta el rojo durante diez minutos.

- Dejar enfriar el crisol primero al aire y, cuando haya perdido calor, terminar el enfriamiento

en un desecador. Finalmente, pesar con precisión de 0,001 g.

4) RESULTADOS.

- Restando la tara del crisol más las cenizas del papel, del peso del crisol con el precipitado

después de la calcinación, se obtiene el peso del precipitado de BaSO4 .

- El resultado se puede expresar en tanto por ciento de SO3 respecto a la muestra analizada

mediante la siguiente fórmula:

Siendo:

Pp = Peso del precipitado de BaSO4

Pm = Peso de la muestra analizada, o sea:

Cuando la muestra contiene partículas gruesas, hay que referir el resultado a la muestra

original; para ello se multiplica el resultado anterior por el tanto por ciento de suelo que pasa

por el tamiz 2 UNE (núm. 10, A.S.T.M.) y se divide por 100.

Veamos un ejemplo.

Un suelo con 20 % de material que pasa por el tamiz 2 mm, la determinación de sulfatos en

esta fracción dio un 3 % de SO3, por tanto la proporción de SO3 en la muestra original es de:

Esto equivale a multiplicar el contenido en SO3 de la fracción menor de 2 mm por un factor

granulométrico, en nuestro caso 20/100 ó 0,2.

- Si se quiere expresar el resultado en tanto por ciento de yeso (Ca SO4·2H2O) basta multiplicar

el valor obtenido en el apartado anterior por 2,1505.

Téngase en cuenta, sin embargo, que puede suceder que solo una parte del sulfato esté

formando yeso.

5) OBSERVACIONES.

La cantidad de muestra que tomemos para el análisis debe variarse según la proporción de

sulfatos, con objeto de asegurar su completa solubilidad, por un lado, y obtener una cantidad

conveniente de sulfato de bario precipitado. Como orientación: hay que utilizar menos de 10 g

de suelo en 500 cm3 de agua cuando la proporción de yeso en el suelo sea superior al 5 %.

Tomando 1 g de suelo, se tiene seguridad de la disolución total de los sulfatos, aunque la

muestra fuera 100 % de yeso.

Cuando la muestra contiene material grueso, se supone que todos los sulfatos quedan en los

finos que pasan por el tamiz de 2 mm; para asegurar esto, hay que hacer una inspección visual

de los gruesos; si se aprecian nódulos de yeso, hay que triturarlos en mortero hasta que pasen

por el tamiz.

Para el secado se limita la temperatura a 80 °C, porque subiendo más puede perderse agua de

cristalización en el yeso.

CONTENIDO DE YESO EN SUELOS (NLT-115).

1) OBJETO.

El objeto de la presente norma es describir un procedimiento analítico para determinar el

contenido de yeso en suelos.

El fundamento del procedimiento analítico está basado en que tanto el yeso como otros

sulfatos presentes en la muestra son solubles en una cantidad adecuada de agua, mientras

que solo los sulfatos distintos del yeso son solubles en acetona. Basándonos en esto podemos

determinar el contenido total de sulfatos en la muestra y el contenido de sulfatos distintos del

yeso, la diferencia entre ambos nos da el contenido de sulfatos procedente del yeso.

Dicho procedimiento requiere la determinación del contenido de sulfatos solubles según un

procedimiento basado en la norma NLT-120.


NLT 101 Preparación de muestras para los ensayos de suelos.

NLT 120 Contenido de sulfatos solubles en los suelos.


Todos los especificados en las dos normas anteriores y además acetona de calidad purísima y

riqueza mayor del 99 %.


Preparación de la muestra.

Preparar unos 10 g de suelo representativo, que pase por el tamiz nº 200 ASTM (UNE 0,080

mm); según el procedimiento descrito en la norma NLT-101/72.

Secarlos hasta masa constante en estufa a la temperatura de 40 °C ± 1 °C.

Determinación del contenido total de sulfatos de la muestra.

De la muestra preparada anteriormente, pesar dos porciones de 1 g con precisión de ± 0,001 g

para realizar por duplicado la determinación.

Introducir la muestra en el frasco o recipiente de agitación y añadir 500 cm3 de agua destilada

exactamente medidos con un matraz aforado.

Colocar el frasco en el agitador y agitar durante 45 minutos.

Añadir 20 cm3 de ácido clorhídrico N/20 (preparado según se indica en la norma NLT-120/72).

Dejar decantar la suspensión de suelo contenido en el frasco.

Extraer el líquido clarificado, mediante sifón o con una pipeta de 100 cm3, sin perturbar el

sedimento, hasta obtener 250 cm3 de líquido claro exactamente medidos con el matraz

aforado.

Filtrar el líquido del matraz recogiendo el filtrado sobre el vaso de 600 cm3.

Calentar a ebullición el líquido filtrado y precipitar los sulfatos añadiendo 40 cm3 de cloruro

bárico (Cl2Ca) al 5 %, preparado según se indica en la norma NLT-120/72. La disolución de

cloruro bárico se añade poco a poco, por medio de una pipeta.

Una vez añadidos los 40 cm3 e iniciada la ebullición, retirar el vaso de la fuente de calor.

Después de dejar en reposo durante 12 horas, filtrar empleando un papel de filtro de

contenido de cenizas conocido. Pasar primero el líquido claro, después arrastrar el precipitado

al filtro y lavar sobre él con agua destilada y caliente hasta que el agua de lavado, después de

pasar por el filtro, no de precipitado con la disolución de nitrato de plata.

Colocar el papel de filtro húmedo con el precipitado en un crisol de porcelana previamente

tarado. Cuando se dispone de horno de calcinación eléctrico, colocar el crisol con el papel

dentro del horno y subir la temperatura entre 800 y 900 °C, manteniéndola unos 15 minutos.

Si ha de calcinarse con mechero, calentar primero con poca llama para secar el papel

lentamente, continuar hasta carbonizar el papel sin que llegue a arder en ningún momento.

Una vez carbonizado el papel, se aumenta la llama para incinerar y, una vez blanco el

precipitado, se calcina hasta el rojo durante 10 minutos.

Dejar enfriar el crisol primero al aire y, cuando haya bajado la temperatura, terminar el

enfriamiento en un desecador. Finalmente, pesar con precisión de ± 0,001 g.

Determinación del contenido parcial de sulfatos (no procedentes de yeso (CaSO4.2H2O)) de

la muestra.

De la muestra preparada inicialmente, pesar dos porciones de 1 g con precisión de ± 0,001 g,

para realizar por duplicado la determinación.

Introducir la muestra en el frasco o recipiente de agitación y añadir 100 cm3 de acetona

(calidad purísima y riqueza mayor del 99 %), medidos por medio de una probeta graduada.

Colocar el frasco en el agitador y agitar durante 45 minutos.

Añadir 5 cm3 de ácido clorhídrico concentrado.

Seguidamente filtrar la solución con precaución para que no se derrame. Recoger el líquido

clarificado y añadir 100 cm3 de agua desmineralizada, medidos con probeta graduada.

Calentar a ebullición el líquido filtrado y precipitar añadiendo 40 cm3 de cloruro bárico (Cl2Ba)

al 5 %, preparado según se indica en la norma NLT-120/72.

La disolución de cloruro bárico se añade poco a poco por medio de una pipeta.

Una vez añadidos los 40 cm3 e iniciada la ebullición, retirar el vaso de la fuente de calor.

Pasar primero el líquido claro, después arrastrar el precipitado al filtro y lavar sobre él con

agua destilada y caliente hasta que el agua de lavado, después de pasar por el filtro, no de

precipitado con la disolución de nitrato de plata.

Colocar el papel de filtro húmedo con el precipitado en un crisol de porcelana previamente

tarado. Se procede a continuación a calcinar el papel de filtro, ya sea en horno eléctrico o con

mechero, de la misma manera descrita en el apartado anterior.

Dejar enfriar el crisol primero al aire y terminar el enfriamiento en un desecador. Finalmente,

pesar con precisión de ± 0,001 g.

5) OBTENCIÓN DE LOS RESULTADOS.

Cálculo de los porcentajes de iones sulfato en las dos disoluciones.

Calculamos el contenido total de sulfatos a partir de la masa del precipitado de BaSO4

obtenido en el tratamiento de la muestra de suelo con agua por medio de la expresión:

Calculamos el contenido parcial de sulfatos a partir de la masa del precipitado de BaSO4

obtenido en el tratamiento de la muestra de suelo con acetona, para ello utilizamos la misma

ecuación anterior.

A continuación calculamos el tanto por ciento de iones sulfato total y parcial por medio de:

Siendo:

Con:

a = cm3 de solución analizada (250 cm3 en el caso de la determinación del contenido total de

sulfatos y 100 cm3 en el caso de la determinación del contenido parcial).

A = cm3 de agua en el frasco ( 500 cm3 en el caso de la determinación del contenido total de

sulfatos y 100 cm3 en el caso de la determinación del contenido parcial).

g = gramos de suelo en el frasco (1 g en ambos casos).

Determinación del contenido de yeso en la muestra.

El contenido de yeso en la muestra se calcula de la forma siguiente:

ENSAYO DE COMPACTACIÓN. PROCTOR NORMAL (UNE 103-

500-94).


Esta norma tiene por objeto especificar el método para determinar, en un suelo, la relación

entre la densidad seca y la humedad, para una energía de compactación de unos 0.583 J/cm3,

y definir la densidad seca máxima y su humedad correspondiente, denominada óptima, que se

pueden conseguir con ese suelo en el laboratorio.


UNE 7-050-2 – Tamices de ensayo. Telas metálicas, chapas perforadas y láminas



UNE 103-501 – Ensayo de compactación. Proctor modificado.

UNE 103-502 – Método de ensayo para determinar en el laboratorio el índice C.B.R.

3) FUNDAMENTO DEL MÉTODO.

El método está basado en la determinación de las densidades secas de varias probetas,

compactadas en idénticas condiciones pero con contenidos de humedad diferentes. Para cada

contenido de humedad se alcanza una determinada densidad, de manera que estos pares de

valores, representados en coordenadas cartesianas, definen la relación buscada.

4) DEFINICIONES.

Se define “humedad óptima” del suelo aquella con la que se consigue la máxima densidad

seca, para la energía de compactación indicada en 1).

Se define como “densidad seca máxima Próctor Normal” del suelo, la que se obtiene para la

“humedad óptima” con la energía de compactación especificada anteriormente.


- Un molde cilíndrico de metal de 102 mm ± 0.4 mm de diámetro interior y 122.4 mm ± 0.1 mm

de altura, lo que equivale aproximadamente a un volumen de 1000 cm3. Debe disponer de un

collar del mismo diámetro y altura aproximada de 60 mm, para colocarlo en la parte superior

del molde durante las operaciones de apisonado. El molde y el collar estarán construidos de

forma que se puedan sujetar firmemente a la base plana metálica desmontable (ver figura 1).

El molde podrá estar dividido longitudinalmente en dos mitades, o ser de una sola pieza.

- Una maza metálica de 2.5 kg ± 0.01 kg, adaptada al interior de una guía tubular adecuada

para que la altura de caída libre sea de 305 mm ± 2 mm. La maza puede ser manual, en cuyo

caso debe tener un diámetro de 50 mm ± 2 mm y la guía disponer, como mínimo, de 4 orificios

de 1 cm de diámetro, espaciados 90° y a 2 cm de cada extremo, para facilitar la salida de aire.

La separación entre maza y guía debe ser suficiente para que la caída sea libre. También se

puede utilizar una maza automática que distribuya los golpes uniformemente sobre la

superficie del material. En este caso, la superficie de contacto de la maza con el suelo puede

ser circular o tener forma de sector, pero conservando en todo caso, la masa, altura de caída y

la superficie de 19.6 cm2 ± 0.2 cm2.

- Una balanza de 20 kg de capacidad y precisión de 1 g y otra de 1000 g de capacidad y

precisión 0.1 g.

- Recipientes adecuados para la determinación de la humedad.

- Una estufa de desecación con temperatura regulable hasta 115 °C.

- Una amasadora mecánica adecuada, o instrumentos diversos para amasar manualmente

(recipientes, guantes de goma, escardador, paletas, etc.).

- Tamices 50.0 mm, 20.0 mm y 5.00 mm.

- Un enrasador metálico de borde recto, afilado y resistente, cuya longitud sea superior al

diámetro del molde.

- Cuarteadores adecuados a los diámetros de las partículas del suelo a ensayar.

- Un mazo de goma y una paleta.

- Una probeta graduada.

- Como elemento opcional, un extractor de muestras para extraer el material compactado del

molde si éste es de una sola pieza.


- Si el suelo recibido está excesivamente húmedo, se extiende y se deja secar al aire o bien se

procede a su secado en estufa o por aire caliente u otro procedimiento, tomando la

precaución de que la temperatura del suelo no exceda de 60 °C. Una vez conseguido esto, se

procede a desmenuzarlo, deshaciendo los terrones por medio de un mazo de goma.

- Del suelo seco y desmenuzado, se separa mediante los cuarteadores adecuados la cantidad

necesaria para disponer una muestra de 15 kg de material que pase por el tamiz de 20.0 mm.

Se determina en balanza la masa de la muestra tomada y la del material retenido en dicho

tamiz y se calcula el tanto por ciento que representa éste, respecto a la muestra. Si el material

retenido en el tamiz 20.0 mm es superior al 30 % de la masa total, o contiene partículas de

tamaño superior a 50 mm, este ensayo no es adecuado para el suelo en cuestión.

- El material que pasa por dicho tamiz se cuartea en porciones, aproximadamente iguales, de

unos 2.5 kg.

- Si interesa mantener la misma proporción de gruesos que en la muestra original, como puede

suceder si se va a realizar el ensayo C.B.R. con sustitución de material, se puede reemplazar el

material retenido en el tamiz 20.0 mm por una cantidad igual de material comprendido entre

los tamices 5.00 mm y 20.0 mm, la cual se obtiene tamizando otra porción del suelo recibido,

siempre y cuando se respeten los límites especificados.


- Se determina el volumen V del molde en cm3. Esta operación se debe comprobar

periódicamente.

- Se determina la masa del molde con su base y sin el collar superior.

- Se toma una de las porciones de suelo y se mezcla con una determinada cantidad de agua

hasta que quede íntima y uniformemente distribuida. Esta operación puede hacerse con

amasadora mecánica o a mano, utilizando los guantes de goma.

Algunos suelos arcillosos presentan gran dificultad para mezclarse íntimamente con el agua de

forma rápida. En estos casos puede ser conveniente añadir agua hasta obtener una humedad

menor que la definitiva, hacer entonces un primer amasado y dejar la mezcla en reposo

durante uno o dos días convenientemente protegida en la cámara húmeda. Transcurrido este

período, añadirle el resto del agua y amasar convenientemente.

- Se llena el molde con el collar colocado, mediante la porción de suelo mezclado con agua,

repartida en tres capas aproximadamente iguales, de forma que cada capa, después de

compactada, quede con una altura ligeramente superior a un tercio de la altura del molde. Las

compactación de cada una de estas capas se realiza por medio de 26 golpes de la maza,

distribuidos uniformemente. La última capa compactada debe entrar aproximadamente 1

centímetro en el collar superior. Para la compactación debe colocarse el molde sobre una base

suficientemente rígida, para que no amortigüe los golpes.

- Terminada la compactación se retira el collar y se enrasa cuidadosamente el suelo con el

borde del molde por medio del enrasador.

- Se determina la masa del conjunto formado por el molde y el suelo compactado.

- Se extrae el suelo del molde, abriendo éste si es bipartido o por medio del extractor si fuese

de una sola pieza; se parte verticalmente por el centro y se toma una cantidad representativa,

de masa no inferior a 100 g, para determinar la humedad según la Norma UNE 103-300.

- Se repite la operación con nuevas porciones de suelo, pero añadiendo cantidades de agua

distintas en cada proceso de amasado, hasta obtener los puntos necesarios para determinar la

curva que relaciona la densidad seca con la humedad.

Es posible la reutilización del material, es decir, emplear el mismo suelo para obtener varios

puntos de la curva de compactación, excepto cuando las partículas sean frágiles o si se trata de

arcilla muy plástica. Si se ha reutilizado material debe hacerse constar en el informe.

Generalmente, tres puntos en la rama ascendente y otros dos en la descendente son

suficientes para definir la curva. No obstante, se preparará muestra para algún punto más por

si fuera necesario. Suele ser recomendable comenzar por la determinación correspondiente a

la humedad menor y continuar aumentando ésta con intervalos comprendidos entre el 1 % y el

3 % de humedad, según se trate de suelos arenosos o arcillosos.

También se puede utilizar el molde descrito en la Norma UNE 103-501 (Próctor modificado) o

el molde descrito en la Norma UNE 103-502 (C.B.R.), este último con el disco espaciador en el

fondo a fin de respetar las dimensiones interiores solicitadas. En tales casos, para mantener la

energía por unidad de volumen especificada, se compacta el suelo en tres capas, aplicando a

cada una de ellas 60 golpes con la maza de 2.5 kg y una altura de caída de 305 mm.


Siguiendo la secuencia de operaciones señaladas en el impreso que se adjunta (anexo A), se

calcula la densidad seca y la humedad para cada una de los puntos.

En un gráfico que tenga en su eje horizontal los tantos por ciento de humedad y en su eje

vertical las densidades secas, se sitúan los puntos definidos por los valores calculados. Con

estos puntos se dibuja una curva suave. Las coordenadas del máximo de esta curva definen la

“densidad máxima” y la “humedad óptima” del ensayo.


NLT-107/76. Apisonado Proctor.

ASTM D 69878. Moisture-density relations of soils and soil-agregate mixtures using 5.5 lb (2.49

kg) rammer and 12-in (305 mm) drop.

BS 1377:1975

4.1. determination of the dry density-moisture content relationship (2.5 kg rammer method).

Ilustración 1: Muestra secada al aire, los terrones de tierra se desmenuzan empleando un mazo de goma.

Ilustración 2: Seguidamente la muestra de laboratorio se pasa a través del tamiz de 20 mm para obtener el material que emplearemos en el ensayo ó muestra de ensayo.

Ilustración 3: Vista del material que utilizaremos para determinar los puntos de la curva proctor.

Ilustración 4: Vista del molde desarmado y de las porciones empleadas para hacer el ensayo.

Ilustración 5: Otra vista del molde.

Ilustración 6: Vista del molde para el proctor normal con el collar colocado.

Ilustración 7: Aspecto de la maza de compactación para el ensayo de proctor normal.

Ilustración 8: Adición de una porción de agua al suelo secado al aire para realizar el primer punto de la curva proctor.

Ilustración 9: Proceso de compactación de una de las tres capas usando la maza. La compactación se realiza en tres capas de material y aplicando a cada capa 26 golpes de la maza proctor normal.

Ilustración 10: Una vez se han compactado las tres capas se quita el collar del molde y se enrasa éste usando el enrasador metálico.

Ilustración 11: Una vez enrasado el molde se pesa.

Ilustración 12: Seguidamente se extrae el suelo del molde proctor para tomar una porción y determinar la humedad.

Ilustración 13: El cilindro de suelo se rompe longitudinalmente y se toma una porción del mismo para determinar la humedad, a continuación se repite el proceso pero añadiendo mayor cantidad de agua para así obtener un nuevo punto de la curva proctor.

Ilustración 14: Vista del suelo compactado correspondiente a un punto de mayor humedad.

ENSAYO DE COMPACTACIÓN. PROCTOR MODIFICADO (UNE

103-501-94).


Esta norma tiene por objeto especificar el método para determinar, en un suelo, la relación

entre la densidad seca y la humedad, para una energía de compactación de 2,632 J/cm3, y

definir la densidad seca máxima y su humedad correspondiente, denominada óptima, que se

pueden conseguir en ese suelo en el laboratorio.


UNE 7-050-2 – Tamices de ensayo. Telas metálicas, chapas perforadas y láminas



UNE 103-500 – Ensayo de compactación. Proctor normal.

UNE 103-502 – Método de ensayo para determinar en el laboratorio el índice C.B.R.

3) FUNDAMENTO DEL MÉTODO.

El método está basado en la determinación de las densidades secas de varias probetas,

compactadas en idénticas condiciones pero con contenidos de humedad diferentes. Para cada

contenido de humedad se alcanza una determinada densidad, de manera que estos pares de

valores, representados en coordenadas cartesianas, definen la relación buscada.

4) DEFINICIONES.

Se define “humedad óptima” del suelo aquella con la que se consigue la máxima densidad

seca, para la energía de compactación indicada en el apartado 1).

Se define como “densidad seca máxima Próctor modificado” del suelo la que se obtiene para la

“humedad óptima”, con la energía de compactación especificada anteriormente.


- Un molde cilíndrico de metal de 152,5 mm ± 0,7 mm de diámetro interior y 127 mm ± 0,1 mm

de altura, lo que equivale aproximadamente a un volumen de 2320 cm3. Debe disponer de un

collar del mismo diámetro y altura aproximada de 60 mm, para colocarlo en la parte superior

del molde durante las operaciones de apisonado. El molde y el collar deben estar construidos

de forma que puedan sujetarse firmemente a la base plana metálica desmontable (ver figura

1). También se puede utilizar un molde como el descrito en la Norma UNE 103-502 (ensayo

C.B.R.), de mayor altura, provisto de un disco espaciador en el fondo, para respetar las

dimensiones interiores indicadas.

-Una maza metálica de 4,535 kg ± 0,01 kg, adaptada al interior de una guía tubular, adecuada

para que la altura de caída libre sea de 457 mm ± 2 mm. La maza puede ser manual, en cuyo

caso debe tener un diámetro de 50 mm ± 0,2 mm y la guía disponer, como mínimo de 4

orificios de 1 cm de diámetro, espaciados 90° y a 2 cm de cada extremo, para facilitar la salida

del aire. La separación entre maza y guía debe ser suficiente para que la caída sea libre.

También se puede utilizar una maza automática que distribuya los golpes uniformemente

sobre la superficie del material. En este caso, la superficie de contacto de la maza con el suelo

podrá ser circular o tener forma de sector, pero conservando en todo caso, la masa, altura de

caída y la superficie de 19,6 cm2. La utilización de una maza diferente a la manual normalizada

debe hacerse constar en el informe.

- Una balanza de 20 kg de capacidad y precisión de 1 g y otra de 1000 g de capacidad y

precisión de 0,1 g.

- Recipientes adecuados para la determinación de la humedad.

- Una estufa de desecación con temperatura regulable hasta 115 °C.

- Una amasadora mecánica adecuada, o instrumentos diversos para amasar manualmente

(recipientes, guantes de goma, escardador, paleta, etc.).

- Tamices de 50,0 mm, 20,0 mm y 5,00 mm.

- Un enrasador metálico de borde recto, afilado y resistente, cuya longitud sea superior al

diámetro del molde.

- Un mazo de goma y una paleta.

- Una probeta graduada.

- Un extractor de muestras para extraer el material compactado del molde.


- Si el suelo recibido está excesivamente húmedo, se extiende y se deja secar al aire o bien se

procede a su secado en estufa o por aire caliente u otro procedimiento, tomando la

precaución de que la temperatura del suelo no exceda los 60 °C. Una vez conseguido esto, se

procede a desmenuzarlo, deshaciendo los terrones por medio del mazo de goma.

- Del suelo seco y desmenuzado, se separa mediante los cuarteadores adecuados la cantidad

necesaria para disponer una muestra de unos 35 kg de material que pase por el tamiz 20,0

mm. Se determina en balanza la masa de la muestra tomada y la del material retenido en

dicho tamiz y se calcula el tanto por ciento que representa este material retenido, respecto a

la muestra. Si el material retenido en el tamiz de 20,0 mm es superior al 30 % de la masa total

o contiene partículas de tamaño superior a 50 mm, este ensayo no es adecuado para el suelo

en cuestión.

- El material que pasa por dicho tamiz se cuartea en porciones homogéneas, aproximadamente

iguales, de unos 5 kg.

- Si interesa mantener la misma proporción de gruesos que en la muestra original, como puede

suceder si se va a realizar el ensayo C.B.R. con sustitución de material, se puede reemplazar el

material retenido en el tamiz 20,0 mm por una cantidad igual de material comprendido entre

los tamices 5,00 mm y 20,0 mm, la cual se obtiene tamizando otra porción de suelo recibido,

siempre y cuando se respeten los límites especificados.


- Se determina el volumen V del molde en cm3. Esta operación se debe comprobar

periódicamente.

- Se determina la masa del molde con su base y sin el collar superior.

- Se toma una de las porciones de suelo y se mezcla con una determinada cantidad de agua

hasta que quede íntima y uniformemente distribuida. Esta operación puede realizarse con

amasadora mecánica o a mano, utilizando los guantes de goma.

Algunos suelos arcillosos presentan gran dificultad para mezclarse íntimamente con el agua de

forma rápida. En estos casos puede ser conveniente añadir agua hasta obtener una humedad

menor que la definitiva, hacer entonces un primer amasado y dejar la mezcla en reposo

durante uno o dos días convenientemente protegida en la cámara húmeda. Transcurrido este

período, añadirle el resto del agua y amasar convenientemente.

- Se llena el molde con el collar colocado, mediante la porción de suelo mezclada con agua,

repartida en cinco capas aproximadamente iguales, de forma que cada capa, después de

compactada, quede con una altura ligeramente superior a un quinto de la altura del molde. La

compactación de cada una de estas capas se realiza por medio de 60 golpes de la maza,

distribuidos uniformemente. La última capa compactada debe entrar aproximadamente 1 cm

en el collar superior.

Para la compactación debe colocarse el molde sobre una base suficientemente rígida, para que

no amortigüe los golpes.

También se puede utilizar el molde descrito en la Norma UNE 103-500. Ensayo de

compactación Próctor normal (102 mm de diámetro). En tal caso, para mantener la energía

por unidad de volumen especificada, se compacta el suelo en cinco capas, aplicando a cada

una de ellas 26 golpes con la maza de 4,535 kg y una altura de caída de 457 mm.

- Terminada la compactación se retira el collar y se enrasa cuidadosamente el suelo con el

borde del molde.

- Se determina la masa del conjunto formado por el molde y el suelo compactado.

- Se extrae el suelo del molde mediante el extractor; se parte verticalmente por el centro y se

toma una cantidad representativa, de masa no inferior a 100 g, para determinar la humedad

según la Norma UNE 103-300.

- Se repite la operación con nuevas porciones de suelo, pero añadiendo cantidades de agua

distintas en cada proceso de amasado, hasta obtener los puntos necesarios para determinar la

humedad según la Norma UNE 103-300.

Es posible la reutilización del material, es decir, emplear el mismo suelo para obtener varios

puntos de la curva de compactación, excepto cuando las partículas sean frágiles o si se trata de

arcilla muy plástica. Esta circunstancia debe hacerse constar en el informe.

Generalmente, tres puntos en la rama ascendente y otros dos en la descendente son

suficientes para definir la curva. No obstante, se preparará muestra para algún punto más por

si fuera necesario. Suele ser recomendable comenzar por la determinación correspondiente a

la humedad menor y continuar aumentando ésta con intervalos comprendidos entre el 1 % y el

3 % de humedad, según se trate de suelos arenosos o arcillosos.


Siguiendo la secuencia de operaciones señaladas en el impreso que se adjunta (véase anexo

A), se calcula la densidad seca y la humedad correspondiente a cada determinación efectuada.

En un gráfico que tenga en su eje horizontal los tantos por ciento de humedad y en su eje

vertical las densidades secas, se sitúan los puntos definidos por los valores calculados. Con

estos puntos se dibuja una curva suave. Las coordenadas del máximo de esta curva definen la

“densidad máxima” y la “humedad óptima” del ensayo.



NLT-108/76. Apisonado Próctor modificado.

ASTM D 1557 78. Moisture-density relations of soils and soil-aggregate mixtures using 10 lb

(4,54 kg) rammer and 18 in 8457 mm) drop.

BS 1377:1975. 4.2 Determination of the dry density-moisture content relationship (4,5 kg

rammer method).

Método de ensayo para determinar en laboratorio el índice

C.B.R. de un suelo (UNE 103 502).

1) Objeto y campo de aplicación.

Esta norma tiene por objeto describir el procedimiento para determinar un índice de

resistencia de los suelos denominado C.B.R. (California Bearing Ratio). Este índice no es un

valor intrínseco del suelo, sino que depende de sus condiciones de estado, densidad y

humedad, así como de la sobrecarga que se le aplique. El ensayo se realiza normalmente sobre

una muestra compactada en el laboratorio con unas condiciones de humedad y densidad

determinadas, aunque también puede operarse en forma similar sobre muestras inalteradas

tomadas en el terreno.

Se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de suelos empleados en rellenos compactados.

2) Aparatos y materiales necesarios.

- Una prensa que se utiliza para producir la penetración de un pistón metálico en la probeta de

suelo compactado. El pistón se aloja en el cabezal de la prensa. El desplazamiento relativo

entre la base y el cabezal se debe poder regular a una velocidad uniforme de 1,2 mm/min ± 0,1

mm/min. La capacidad de la prensa y su sistema para la medida de la carga debe ser de 50kN o

más y la precisión mínima en la medida de 50 N.

- Un pistón cilíndrico de penetración, metálico, de 49,6 mm de diámetro, de la longitud

necesaria para realizar la penetración y nunca inferior a 100 mm.

- Tres moldes cilíndricos de metal, resistentes a la corrosión, de 152,5 mm ± 0,3 mm de

diámetro interior y 177,8 mm ± 0,1 mm de altura, con la base perforada. El diámetro de las

perforaciones de la base no ha de sobrepasar 1,6 mm. El molde debe disponer de un collar

supletorio de igual diámetro y de una altura aproximada de 60 mm (véase figura 1).

- Tres discos espaciadores de metal, de 151 mm ± 0,3 mm de diámetro y de 50,8 mm ± 0,1 mm

de espesor.

- Mazas de compactación con dimensiones y masas iguales a las descritas en las normas de los

ensayos UNE 103 500 (Proctor Normal) y UNE 103 501 (Proctor Modificado).

- Tres placas metálicas perforadas resistentes a la corrosión, de 149 mm de diámetro, cuyas

perforaciones no sobrepasen 1,6 mm de diámetro. Deben estar provistas de un vástago

central, con un sistema de tornillo que permita variar y fijar la altura del vástago a voluntad

(véase figura 1).

- Un trípode cuyas patas se puedan apoyar en la base del molde. Debe llevar montado y bien

sujeto un medidor de deformaciones , cuyo vástago debe coincidir con el de la placa

perforada; esto permite medir el hinchamiento que pueda ocurrir durante la inmersión.

- Tres sobrecargas anulares metálicas, y al menos quince ranuradas de 2,25 kg ± 0,1 kg cada

una, 149 mm de diámetro exterior y 54 mm de diámetro en el orificio central (véase figura 1).

- Un medidor de deformaciones, que puede ser de tipo mecánico o transductor, con un

recorrido de 25 mm y precisión de 0,01 mm, provisto de una pinza o cualquier otro dispositivo

para acoplarlo a la prensa y medir la penetración del pistón en la probeta.

- Un recipiente de capacidad suficiente para la inmersión de los tres moldes en agua.

- Una estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C .

- Una balanza de 20 kg de capacidad y precisión 1 g y otra de 1000 g de capacidad y precisión

0,1 g.

- Tamices de 50 mm, 20 mm y 5 mm.

- Material diverso de uso general como cuarteadores, mezclador, cápsulas, probetas

graduadas, espátulas, enrasador, mazo de goma, discos de papel de filtro con el diámetro del

molde, etc.

3) Procedimiento operatorio.

3.1) Preparación de la probeta en el caso de muestras compactadas.

- Si la muestra recibida está excesivamente húmeda, se extiende y se deja secar al aire o bien

se procede a su secado en estufa, por aire caliente u otro procedimiento, tomando la

precaución de que la temperatura de la muestra no exceda de 60 °C. Una vez conseguido esto

se desmenuza, deshaciendo los terrones por medio del mazo de goma.

- Se separa la muestra en dos porciones aproximadamente iguales, mediante los cuarteadores

adecuados.

- Se determina la masa total de una de las porciones y se pasa por el tamiz 20 mm,

determinando el porcentaje que representa la masa retenida sobre el total. Si más del 90% en

masa pasa por dicho tamiz, se utiliza para el ensayo todo ese material. Cuando la fracción

retenida en el tamiz de 20 mm sea superior a un 10% e inferior al 30% en masa del total, se

separa el material retenido en dicho tamiz y se sustituye por una proporción igual de material

que pase por el tamiz de 20 mm y quede retenido en el tamiz de 5 mm, obtenido de la otra

porción. Si la fracción retenida en el tamiz de 20 mm es superior al 30% de la masa total o

contiene partículas de tamaño superior a 50 mm, este ensayo no es adecuado para el suelo en

cuestión.

En cada caso se debe hacer mención expresa en los resultados del ensayo , de la proporción de

material retenido en el tamiz de 20 mm y si hay sustitución de material.

- Se determina la humedad, w, que presenta la fracción que pasa por el tamiz de 20 mm,

siguiendo el procedimiento descrito en la norma UNE 103 300.

- La fracción así preparada, se cuartea para obtener tres porciones de unos 6 kg cada una.

- Se referencia y se determina la masa de los tres moldes C.B.R., con sus bases y sin el collar

superior. (Véase impreso 2/Parte A del anexo).

- Se toma uno de los moldes C.B.R. , se coloca el collar en su parte superior y se introduce el

disco espaciador en su fondo. Sobre éste se sitúa un disco de papel de filtro grueso de igual

diámetro. Se dispone el conjunto sobre una base rígida para su compactación.

- Conocida la humedad del suelo, w, se toma una de las porciones de unos 6 kg y se añade la

cantidad de agua para alcanzar la humedad óptima, wop, determinada previamente en el

ensayo de compactación elegido (Proctor Normal ó Modificado). A continuación se mezclan el

suelo y el agua íntimamente. Se debe evitar en estos momentos cualquier pérdida de

humedad por evaporación, procediendo a la compactación con la mayor rapidez posible. En los

suelos en los que se prevean dificultades en la homogeneización de la humedad de la mezcla,

es conveniente efectuar esta operación con 24 horas de antelación, añadiendo además una

cantidad de agua tal que la humedad que se consiga quede unos dos puntos por debajo de la

prevista para el ensayo.

- Se introduce el suelo en el primer molde y se compacta mediante tres capas

aproximadamente del mismo espesor, de forma que cada capa, después de compactada,

quede con una altura ligeramente superior a un tercio de la altura del molde. La compactación

de cada una de estas capas se realiza mediante 15 golpes con la maza de 2,5 kg de masa que

cae libremente desde una altura de 305 mm.

- Si el molde con el suelo compactado se va a sumergir, se toma una porción de material antes

de la compactación, y se determina su humedad mediante secado en estufa, según la norma

UNE 103 300. Al final de la compactación se vuelve a determinar la humedad con otra porción

obtenida del material sobrante. Se calcula la media aritmética de ambas humedades. Si esta

humedad media difiere en ±0,5% por encima o por debajo de la óptima Proctor, se debe

repetir el ensayo.

- Si no se sumerge, la porción de material para determinar la humedad se toma, después de la

penetración, del centro de la probeta resultante de compactar el suelo en el molde. Para ello

la probeta se saca del molde y se rompe por la mitad.

- Terminada la compactación, se quita el collar y se enrasa el suelo compactado por medio de

un enrasador o cuchillo de hoja resistente y bien recta. Cualquier hueco superficial producido

al eliminar partículas gruesas durante el enrase, se debe rellenar con material sobrante,

comprimiendo con espátula y enrasando después.

- A continuación, se desmonta el molde, se retira el disco espaciador con el papel de filtro y se

vuelve a montar invertido, colocando un nuevo disco de papel de filtro entre la probeta de

suelo y la base del molde. Se determina la masa del conjunto molde y probeta. (Véase impreso

2/Parte A del anexo).

- Se procede de la misma forma con los otros dos moldes, pero compactando cada uno de ellos

con 30 y 60 golpes sobre cada capa.

- Si los moldes con las probetas no se sumergen, se debe proceder inmediatamente a la

penetración, siguiendo el procedimiento indicado en el apartado 3.4.

En este procedimiento se ha descrito como se compactan tres moldes con un 25%, 50% y

100% de la energía correspondiente al ensayo de compactación Proctor Normal.

Si se toma como referencia la energía correspondiente al ensayo de compactación Proctor

Modificado los moldes se deben compactar mediante cinco capas, con la maza de 4,535 kg que

caiga libremente desde una altura de 457 mm, dando 15, 30 y 60 golpes en cada capa, lo que

representa un 25%, 50% y 100% respectivamente de la energía del Proctor Modificado.

3.2) Preparación de la muestra en el caso de muestras inalteradas.

En el caso de utilizar muestras inalteradas se procede como sigue:

- Se introduce el molde en el suelo poco a poco, con la ayuda de las herramientas apropiadas,

hasta que se llena.

- Una vez lleno el molde, se enrasa, se parafinan sus caras y con cuidado se traslada al

laboratorio. Cuando se vaya a realizar el ensayo se quita la parafina de ambas caras y, con la

ayuda de la prensa y el disco espaciador, o con un extractor de muestras, se deja un espacio

vacío en el molde, equivalente al del disco espaciador, enrasando el molde por el otro

extremo.

Si el molde con la probeta de suelo se va a sumergir, se toma una cantidad de suelo

representativo para determinar su humedad, procedente del material sobrante en la

operación anterior. Si el molde con la probeta no se va a sumergir, la humedad se determina al

final del ensayo de penetración.

3.3) Inmersión.

- En cada molde y sobre la superficie de la probeta invertida, se coloca la placa perforada con

vástago y, sobre ésta, las sobrecargas necesarias para que se produzca una carga equivalente a

la originada por todas las capas de materiales que se coloquen encima del suelo en su

ubicación en obra y siempre en múltiplos de 2,25 kg, correspondientes a una sobrecarga. Cada

7 cm de espesor de las capas situadas sobre el suelo objeto del ensayo, equivale

aproximadamente a poner una sobrecarga de 2 kg sobre la probeta. La sobrecarga total debe

ser como mínimo de 4,50 kg; éste es el valor a utilizar en caso de no fijarse otro diferente. Hay

que incluir la masa de la placa perforada con vástago, como parte de la masa de la sobrecarga

en el apartado 4.2 Expresión de los resultados.

- Se colocan a continuación los moldes con las probetas dentro del recipiente. Se sitúan los

trípodes de medida con sus patas sobre los bordes de los moldes, haciendo coincidir el vástago

del medidor de deformaciones con el de la placa perforada. Si es posible se dejan los trípodes

en su posición sin moverlos durante el período de inmersión; no obstante, si fuera preciso

retirarlos tras cada lectura, se ha de marcar la posición de las patas del trípode en el borde de

cada molde.

- Se anotan las lecturas iniciales de los medidores de deformaciones, el día y la hora. A

continuación se llena el recipiente con agua, hasta un nivel de aproximadamente 1 cm sobre el

borde superior de los moldes. Se mantienen los moldes en estas condiciones durante 96 h (4

días) con el nivel de agua aproximadamente constante. Es admisible un período de inmersión

más corto si se trata de suelos granulares que se saturen rápidamente de agua.

- Se toman lecturas de los medidores de deformaciones cada 24 h, hasta llegar a la lectura final

a las 96 h (4 días), para medir los hinchamientos.

- Después del período de inmersión se saca un molde del recipiente y se vierte el agua retenida

en la parte superior del mismo, sosteniendo firmemente la placa y la sobrecarga en su

posición. Se deja escurrir el molde durante 15 min en su posición normal, y a continuación se

retira la sobrecarga y la placa perforada, se determina la masa del molde y probeta, y se

procede a la penetración según las especificaciones del siguiente apartado. Es importante que

no transcurra más tiempo que el indispensable desde que se retira la sobrecarga hasta que se

vuelve a colocar para la penetración. Una vez terminada la penetración de esta probeta, se

procede de igual forma con los demás moldes.

La operación de sumergir los moldes en agua nos da una idea de la pérdida de resistencia

debida a la saturación. Adicionalmente da información sobre el posible hinchamiento del suelo

bajo la carga durante su ubicación en obra, cuando el suelo se satura.

3.4) Penetración.

- Se coloca sobre la probeta una sobrecarga anular de 2,25 kg y se lleva el conjunto a la prensa.

- Se introduce el pistón de penetración en el orificio central de la sobrecarga anular y, sobre

éste, se sitúa el anillo dinamométrico o célula de carga apropiada a la resistencia estimada de

la probeta.

- Se añade el resto de la sobrecarga, hasta completar la que se utilizó en la inmersión si la

hubo, y si no, una sobrecarga que produzca una carga sobre la probeta equivalente a la

esperada en su ubicación en obra.

- Se monta el medidor de deformaciones de manera que se pueda medir la penetración del

pistón y se aplica una carga de 50 N para el ajuste de éste. Seguidamente se ponen a cero los

medidores de carga y deformaciones.

- Se aplica la carga sobre el pistón de penetración mediante el mecanismo correspondiente de

la prensa, con una velocidad de penetración uniforme de 1,2 mm/min ± 0,1 mm/min. En

prensas manuales, no preparadas para trabajar a esta velocidad de forma automática se ha de

controlar mediante el medidor de deformaciones y un cronómetro. Se anotan las lecturas de la

carga para los siguientes valores de penetración:

Penetración (mm)

0,25 0,50 0,75 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 7,50

10,00 12,50

- Finalmente se retira el molde de la prensa y se desmonta el conjunto. Se toma en la zona

próxima a la penetración, una cantidad representativa de suelo para hallar la humedad, o se

determina la masa del molde con la probeta, si se utiliza este procedimiento para calcular la

humedad final.

4) Obtención y expresión de los resultados.

4.1) Cálculos.

- Agua de amasado

En el caso de muestras compactadas, el tanto por ciento de agua que hay que añadir al suelo

para que se alcance la humedad óptima Proctor, se calcula como sigue:

donde

Hóp es la humedad óptima y w es la humedad calculada en el apartado 3.1, expresadas en %.

- Densidad seca

La densidad seca se calcula siguiendo las operaciones del Impreso 2/Parte A del anexo.

- Agua absorbida.

En el caso de que los moldes se sumerjan, el cálculo del agua absorbida se puede hacer de dos

maneras:

1) A partir de los datos de las humedades antes de la inmersión y después de la penetración; la

diferencia entre ambas se toma normalmente, como tanto por ciento de agua absorbida.

(Impreso 2/Parte B del anexo).

2) Utilizando la humedad de la probeta contenida en el molde. Se calcula a partir de la masa

seca de la probeta (calculada) y la masa húmeda antes de la inmersión y después de la

penetración (Impreso 2/Parte A del anexo).

Ambos resultados coincidirán o no, según que la absorción del agua en la probeta haya sido

uniforme o no, como sucede a veces en los suelos plásticos. En este segundo caso se debe

calcular el agua absorbida por los dos procedimientos.

- Hinchamiento

El hinchamiento se calcula por la diferencia entre las lecturas del medidor de deformaciones al

principio y al final de la inmersión. Este valor se expresa como el tanto por ciento de

hinchamiento respecto a la altura de la probeta en el molde. Es decir:

donde

L2 es la lectura final;

L1 es la lectura inicial;

L es la altura de la probeta, expresadas todas ellas en milímetros.

- Índice resistente C.B.R.

Se llama índice resistente C.B.R. , al tanto por ciento de la fuerza ejercida por el pistón sobre la

probeta, para una penetración determinada, con relación a la fuerza correspondiente a la

misma penetración en una probeta tipo. Las características de ésta, son las siguientes:

Penetración (mm)

Fuerza (kN)

Fuerza (kp)

2,50 5,00

13,2 20,0

1346,9 2040,8

Para calcular el índice C.B.R. se procede como sigue:

- Se dibujan las curvas de fuerzas frente a penetraciones (Impreso 4/Parte A del anexo), y se

observa si estas curvas presentan un punto de inflexión (véase figura 2). Si no presentan punto

de inflexión, se toman los valores de la fuerza para unas penetraciones de 2,50 mm y 5,00 mm;

estos valores, multiplicados por la constante del anillo (caso de utilizar un anillo

dinamométrico), dan las fuerzas correspondientes corregidas (Impreso 3/parte B del anexo). Si

las curvas presentan un punto de inflexión, la tangente en ese punto debe cortar al eje de

abscisas en otro punto, que se toma como nuevo origen para la determinación de las fuerzas

correspondientes a 2,5 mm y 5,00 mm. (Véase figura 2).

- Llamando Q a la fuerza total expresada en kN o en kp para las penetraciones de 2,50 mm y

5,00 mm, el índice C.B.R. para estas penetraciones se calcula como sigue (Impreso 3/Parte B

del anexo):

Penetración (mm)

C.B.R. Q en kN

C.B.R. Q en kp

2,50 5,00

7,57 × Q 5 × Q

0,0742 × Q 0,0490 × Q

Se toma como índice C.B.R. de la muestra ensayada, el mayor de estos dos valores.

- Se repite el proceso con los otros dos moldes.

4.2) Expresión de los resultados.

- Se representan las densidades secas , en ordenadas, y sus respectivos índices C.B.R. en

abscisas.

- Se traza la curva de mejor ajuste (Impreso 4/Parte B del anexo).

- Se deben adjuntar los siguientes datos:

Identificación y tipo de muestra.

Humedad y densidad Proctor.

Porcentaje retenido en el tamiz 20 mm.

Si se efectúa o no sustitución de material.

Sobrecarga utilizada.

Energía de compactación.

Densidad seca, humedad, absorción e hinchamiento de cada una de las probetas.

5) Correspondencia con otras normas.

NLT-111/78 – Índice C.B.R. en el laboratorio.

BS 1377:1990 – Methods of test for soils for civil engineering purposes.

ASTM D 1883-73, revisada en el 78 – Test method for C.B.R. (California Bearing Ratio) of

laboratory compacted soils.

Ilustración 1: Vista del molde CBR desmontado.

Ilustración 2: Vista del molde CBR montado.

Ilustración 3: Vista del suelo compactado en el molde CBR.

Ilustración 4: Placa perforada con vástago.

Ilustración 5: Sobrecargas ranuradas.

Ilustración 6: Colocación de la placa perforada con vástago sobre el suelo compactado.

Ilustración 7: A continuación se colocan las sobrecargas ranuradas.

Ilustración 8: Colocación del trípode con el comparador sobre el vástago de la placa perforada,

girando el vástago ajustamos a cero la lectura del comparador.

Ilustración 9: Otro aspecto del trípode colocado sobre el vástago.

Ilustración 10: Seguidamente los moldes con el suelo compactado se sumergen en agua por espacio de 96 horas tras las cuales se extraen, se quitan las sobrecargas y la placa perforada, se dejan escurrir por espacio de 15 minutos y se pesan, a continuación se les somete al ensayo de penetración, donde se va registrando la penetración del cilindro en mm frente a la fuerza en kN.

ENSAYO DE COLAPSO EN SUELOS (NLT-254).

1) OBJETO.

Este procedimiento de ensayo tiene por objeto determinar la magnitud del colapso

unidimensional que se produce cuando se inunda un suelo semisaturado.

Dicho procedimiento se puede utilizar para determinar, la magnitud del colapso que se

produce para una tensión vertical (axial) determinada y el potencial porcentual de colapso, en

dicho suelo.

En el método de ensayo se describen, la técnica de preparación de la probeta, el equipo

necesario, el procedimiento a seguir para cuantificar el cambio de altura que se produce en la

probeta y la forma de presentación de los resultados.

El procedimiento descrito en esta norma es aplicable tanto a probetas de suelo inalterado

como remoldeado.


UNE 103-300-93 Determinación de la humedad de un suelo mediante secado en estufa.

UNE 103-405-94 Ensayo de consolidación unidimensional de un suelo en edómetro.

UNE 103-302-94 Determinación de la densidad relativa de las partículas de un suelo.

3) TERMINOLOGÍA Y DEFINICIONES.

Colapso: Se define como tal a la disminución de altura que experimenta una probeta de suelo

en unas determinadas condiciones de estado (densidad y humedad), confinada lateralmente y

sometida a una presión vertical constante, al ser inundada.

Un suelo colapsable puede experimentar deformaciones verticales pequeñas bajo el efecto de

presiones verticales importantes, mientras su contenido de humedad sea bajo; sin embargo,

puede sufrir asientos importantes al ser inundado, manteniéndose constante la presión

vertical.

Índice de colapso (I): Es el valor del colapso determinado, para una presión vertical cualquiera,

como el porcentaje de disminución de altura que experimenta la probeta al ser inundada, una

vez alcanzado el equilibrio bajo la acción de la presión vertical seleccionada, con respecto a la

altura de la probeta en el momento de proceder a la inundación. Se calcula por medio de:

Potencial porcentual de colapso (Ic): Es el valor del colapso determinado, para una presión

vertical cualquiera, como el porcentaje de disminución de la altura que experimenta una

probeta al ser inundada, una vez alcanzado el equilibrio bajo la acción de la presión vertical

seleccionada, con respecto a la altura inicial de la probeta. Se calcula por medio de:

Siendo:

d0 = Lectura del medidor de deformaciones en el momento en que se va a iniciar el ensayo, en

mm.

h0 = Altura inicial de la probeta, en mm.

df = Lectura del medidor de deformaciones correspondiente al equilibrio con la presión vertical

aplicada y después de inundar, en mm.

di = Lectura del medidor de deformaciones correspondiente al equilibrio con la presión vertical

aplicada, antes de inundar, en mm.

Esta misma expresión se puede poner en función del índice de poros como:

Siendo:

Δe = La variación de índice de poros producida por la inundación.

e0 = El índice de poros inicial.

4) EQUIPO Y MATERIAL NECESARIOS.

El equipo de ensayo necesario viene especificado en la norma UNE 103-405-94 (ENSAYO DE

CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE UN SUELO EN EDÓMETRO), dicha norma especifíca lo

siguiente:

La sala en que se realice el ensayo debe estar aislada de vibraciones, y el equipo protegido de

los rayos directos del sol, de fuentes de calor y de corrientes de aire.

La temperatura de dicha sala debe estar controlada, manteniéndola constante dentro de un

margen de ± 4 °C.

Los elementos esenciales del equipo edométrico son los siguientes:

- Célula edométrica en la que la probeta pueda estar cubierta de agua y sometida a las

presiones correspondientes.

- Medidor de deformaciones verticales de la probeta.

-Bancada que permita la aplicación de las cargas a la probeta, manteniéndolas constantes

durante cualquier periodo de tiempo. Generalmente esta bancada es de tipo mecánico

actuando a través de un sistema de palanca con pesas.

Veamos cada componente con detalle.

Célula edométrica.

La célula edométrica debe constar de los siguientes componentes:

- Una base metálica, resistente a la corrosión, de un material que no produzca reacciones

electro-químicas con el anillo portaprobeta y construida de forma que pueda albergar a éste

en su superficie, quedando centrado con respecto a la base y dispuesto sobre la placa porosa

inferior. Ésta se sitúa coaxialmente con la superficie de la base, debiendo tener la placa porosa

inferior libre acceso al agua.

- Una pieza del mismo material que la base metálica que fije el anillo portaprobeta sobre la

placa porosa inferior y que en el caso de los anillos que se denominan de tipo confinado

lateralmente se ajuste al exterior de éste para asegurar su confinamiento lateral.

- Un cuerpo lateral de cierre formando con la base un recipiente estanco y con la altura precisa

para que la placa porosa superior quede siempre sumergida en el agua. Puede ser metálico, de

las mismas características que la base, o de plástico transparente.

- Un anillo en donde se aloje la probeta de suelo a ensayar, denominado anillo portaprobeta.

Puede ser de dos tipos según el modelo de célula: confinado lateralmente y no confinado. En

ambos casos debe ser rígido y fabricado con un metal resistente a la corrosión y pulido

interiormente. En el caso de un anillo sin confinamiento, debe tener además un espesor tal

que asegure que no sufre un aumento de diámetro mayor del 0,05 % bajo la acción de la

presión más alta a que se vaya a someter a la probeta.

Las dimensiones de la superficie cilíndrica interna deben estar dentro de los siguientes límites:

Diámetro (D), mínimo de 45 mm.

Altura (H0), no inferior a 12 mm.

Relación entre diámetro y altura (D/H0), no inferior a 2,5 en suelos arcillosos o limosos y a 1,5

en turba.

Para determinados procedimientos de preparación de la probeta, el anillo portaprobeta debe

tener uno de sus extremos biselados por la cara exterior, con borde cortante.

- Placas porosas. Transmiten la carga a la probeta y permiten su drenaje. Se denominan

superior e inferior por su situación encima o debajo de la probeta y pueden ser de material

abrasivo o metálicas resistentes a la corrosión, debiendo en cualquier caso permitir el libre

drenaje y con un tamaño de poro que evite la intrusión de partículas de suelo. En cualquier

caso el material utilizado debe experimentar una deformación despreciable respecto a la del

suelo, bajo la acción de la carga más elevada que pueda aplicarse en el equipo y el espesor de

dichas placas debe ser el adecuado para asegurar que no se rompen bajo esa carga.

La placa superior debe estar rígidamente unida al pistón de carga y su diámetro ser menor que

el interior del anillo. La diferencia debe estar comprendida entre 0,2 mm y 0,5 mm. La placa

puede adoptar una forma troncocónica para evitar posibles acodalamientos, con la base

mayor en contacto con la muestra. En tal caso, la exigencia anterior se aplica al diámetro de la

mencionada base. La relación entre los diámetros de las bases superior e inferior debe estar

comprendida entre 0,97 y 1.

En el caso del modelo de célula con el anillo confinado lateralmente, la placa inferior debe

tener un diámetro no inferior que el exterior del anillo portaprobeta. En el caso del anillo no

confinado lateralmente, la placa inferior debe ser igual que la superior. Si se adopta la forma

troncocónica, se debe colocar en posición invertida, esto es, con la base de mayor diámetro en

contacto con la superficie inferior de la probeta.

Antes de montar las placas en el equipo, se deben saturar, hirviéndolas en agua destilada

durante 20 min. Se mantienen a continuación inmersas en un recipiente con agua destilada

hasta el momento de su uso.

Previamente a la saturación se deben limpiar las superficies externas cuidadosamente, con un

cepillo de púas no metálicas, comprobando que estén en perfectas condiciones y que los poros

no están ocluidos.

- Pistón de carga. Su disposición sobre la placa porosa superior debe ser tal que asegure que en

cualquier situación del ensayo, permite el libre drenaje de la probeta. Debe tener una rigidez

tal que no sufra deformaciones apreciables durante el proceso de carga. La cara superior del

pistón debe ser, en la zona de transmisión de la carga, plana y estar tratada adecuadamente

para que la pieza de apoyo, solidaria con el yugo del sistema de aplicación de cargas, no

produzca huella en su superficie.

Medidor de deformaciones.

Puede ser de tipo mecánico o transductor y con una precisión mínima de 0,01 mm. En ambos

casos debe tener un soporte rígido, solidario con la base de la célula y su recorrido no debe ser

inferior a 10 mm.

Bancada.

Debe estar dotada de un banco rígido para colocación de la célula edométrica, con un

dispositivo de centrado de ésta respecto al yugo, y de un sistema de palanca con pesas

calibradas, para la aplicación por incrementos de la carga a la probeta, a través del yugo que

actúa sobre el pistón. La pieza solidaria al yugo, que apoya directamente sobre el centro de la

cara superior plana de dicho pistón de carga, debe ser de diámetro algo menor que éste y

tener su extremo en forma de casquete esférico de radio de curvatura grande. Al igual que la

superficie del pistón de carga, esta pieza debe estar adecuadamente tratada para evitar que se

deforme con el uso.

Se debe comprobar periódicamente que la presión real aplicada a la probeta no difiere en más

de 1 kPa de la calculada según las pesas, el brazo de palanca y la sección de la probeta.

El mecanismo de palanca debe ser tal que la aplicación de la carga a la probeta sea inmediata,

sin producir impacto.

Material auxiliar.

Adicionalmente se precisan los siguientes elementos para la ejecución del ensayo:

- Balanza de capacidad suficiente, con una precisión de 0,01 g.

- Un disco metálico, indeformable para las presiones máximas a aplicar en el ensayo, con caras

planas y paralelas de un diámetro 1 mm menor que el del anillo portaprobeta y de la misma

altura que éste.

- Elementos para la determinación de humedad, según la norma UNE 103-300.

- Calibre de precisión 0,1 mm.

- Cronómetro, cuchillos, espátulas y cepillos adecuados.

- Extractor de muestras.

- Elementos necesarios para la compactación de las probetas.

5) CALIBRACIÓN.

Con cierta periodicidad se deben efectuar las operaciones que se citan a continuación:

Determinación de la masa y dimensiones del anillo.

Cada anillo debe llevar un número de identificación. Se deben comprobar su masa y sus

dimensiones, diámetro interior y altura periódicamente, realizando varias mediciones en

distintos puntos, para obtener posteriormente el valor medio.

Medida de las deformaciones del equipo.

Se monta el equipo en su totalidad, colocando el disco de metal descrito en el apartado

correspondiente al material auxiliar, en lugar de la probeta.

Se aplica el mismo proceso de carga y descarga que en un ensayo normal, midiendo las

deformaciones.

Se representa en forma gráfica la relación entre las presiones correspondientes a cada escalón

y las deformaciones medidas.

6) PREPARACIÓN DE LA PROBETA.

La probeta para el ensayo se puede preparar por diferentes procedimientos, a partir de la

muestra de suelo que se disponga.

En todos ellos se debe operar en ambientes que tengan una humedad relativa no inferior al

50%. En el caso de suelos sensibles a los cambios de humedad, es necesario tallar en cámara

húmeda o recinto análogo que tenga una humedad relativa del 90% ± 5%. Los procedimientos

para preparar la probeta pueden ser:

Por extrusión de una muestra inalterada contenida en un tubo portamuestras.

Es necesario utilizar un anillo portaprobeta con borde cortante si el diámetro de la muestra es

mayor que el diámetro del anillo y se procede de la forma siguiente:

Se sujeta el tubo portamuestra en el equipo de extracción y se coloca el anillo de manera que

su eje coincida con el del tubo. Si se utiliza un anillo con borde cortante, éste debe estar en

contacto con la superficie de la muestra.

Se extrae la muestra de manera que vaya penetrando en el anillo, hasta que sobresalga del

mismo.

Se corta la muestra por el otro extremo con una sierra de hilo, dejando un espesor algo mayor

que el del anillo.

Cuando se trate de suelos que contengan partículas gruesas u otros elementos que puedan dar

lugar a alteraciones de la probeta durante el proceso de extrusión, se debe utilizar un anillo

portaprobeta de borde cortante y cuyo diámetro interior sea igual que el de la muestra.

Por tallado, partiendo de una muestra inalterada en bloque.

Se emplea el anillo con borde cortante, y se procede como se indica a continuación:

Se prepara en la muestra una zona con la superficie horizontal, de un tamaño apreciablemente

mayor que el diámetro interior del anillo, con la precaución de mantener la orientación que

tenía la muestra en el terreno.

Se sitúa el anillo sobre la mencionada superficie con el borde cortante en contacto con la

muestra.

Utilizando como guía la pared exterior del anillo, se talla un cilindro cuyo diámetro es

aproximadamente el diámetro exterior del anillo y de altura superior a éste.

Se va introduciendo el anillo en la muestra, hasta que ésta sobresalga por la parte opuesta al

borde cortante, cortando seguidamente por debajo de éste.

Por remoldeo, cuando así se especifique.

Se prepara la muestra, realizando la compactación con las condiciones deseadas, en un molde

adecuado.

Se aplica seguidamente uno de los procedimientos antes descritos, según sea el caso.

En todos los procedimientos mencionados, se enrasan las dos caras de la probeta de forma

que queden planas y al mismo nivel que los bordes del anillo, evitando pulirlas durante el

proceso.


Montaje de la célula.

Una vez preparada la probeta dentro del anillo se determina su masa inmediatamente y se

coloca el conjunto dentro de un recipiente estanco, hasta el momento de montar el ensayo.

Se coloca la placa porosa inferior sobre la base de la célula (previamente se debe haber

comprobado que las placas porosas están secas), seguidamente el anillo con la probeta, la

placa porosa superior y el pistón de carga, de manera que todos estos elementos queden

centrados sobre la superficie de la probeta. A continuación se coloca el cuerpo lateral de

cierre. Si el anillo es de tipo confinado se debe acoplar la pieza de engarce entre la base de la

célula y aquel.

Montaje en la bancada y preparación del ensayo.

Se coloca la célula edométrica sobre la bancada, ajustando seguidamente el contrapeso de

manera que entren en contacto todos los elementos de transmisión de carga y que el extremo

de la palanca en el que se colocan las pesas quede ligeramente por encima de su posición

horizontal.

Realización del ensayo.

Se aplica una ligera presión de ajuste, la adecuada para producir sobre la probeta una presión

de 5 kPa, colocando la pesa adecuada en el colgadero.

Colocar el medidor de deformaciones y anotar su lectura. Esta es la lectura inicial d0.

Se inicia el proceso de carga mediante la aplicación a la probeta de diferentes presiones que se

pueden seleccionar de la secuencia de escalones siguientes:

0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,5; 3,0; 6,0; 10,0; 15,0 kp/cm2

5, 10, 20, 40, 80, 150, 300, 600, 1000, 1500 kPa

Los escalones de carga se aplican uno cada hora, hasta alcanzar el valor de presión vertical

para el que se desea conocer el colapso. El intervalo de tiempo entre incrementos de presión

se ha establecido en una hora para evitar que la pérdida de humedad de la probeta pueda dar

lugar a resultados erróneos.

Esperar hasta que no se produzca deformación vertical en el tiempo. Anotar la lectura del

medidor de deformaciones. Ésta es la lectura di.

Inundar la probeta desde la piedra porosa inferior hacia arriba de manera que se facilite la

expulsión de aire a medida que vaya subiendo el nivel de agua hasta cubrir por completo la

probeta.

Esperar hasta que se equilibre el proceso de colapso, o un tiempo mínimo de 24 h y anotar la

lectura del medidor de deformaciones. Esta es la lectura df.

8) CÁLCULOS Y EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS.

El informe de los resultados debe incluir los siguientes aspectos:

- Datos de la identificación y descripción de la muestra ensayada, indicando si la probeta es

inalterada o remoldeada o preparada de otra forma.

- Contenido de humedad inicial y final y densidad seca.

- Dimensiones de la probeta.

- Descripción del equipo utilizado.

- Presión aplicada en el momento de inundar la probeta.

- Calcular el índice de colapso, I, por medio de la expresión incluida en el apartado 3.

- Calcular el potencial porcentual de colapso, Ic, por medio de la expresión incluida en el

apartado 3.

Se considera habitual establecer en el 1 % el límite a partir del cual el suelo puede ser

problemático frente al efecto del agua.


ASTM D 5333-92 “Measurement of Collapse Potential of Soils”.

ENSAYO DE HINCHAMIENTO LIBRE DE UN SUELO EN

EDÓMETRO (UNE 103 601).


Esta norma tiene por objeto describir el método para la determinación del hinchamiento libre

de un suelo en edómetro.

Se denomina hinchamiento libre, al incremento de altura, expresado como tanto por ciento

del valor inicial, que experimenta una probeta de suelo cuando se encuentra confinada

lateralmente, sometida a una presión vertical de 10 kN y se inunda de agua.

Así mismo, se describe en esta norma el procedimiento para determinar el hinchamiento de

una probeta de suelo sometida a una presión determinada.

Es aplicable tanto a suelos inalterados como remoldeados.



UNE 103 405 – Ensayo de consolidación unidimensional de un suelo en edómetro.


Equipo edométrico y material auxiliar como el descrito en el ensayo de colapso.

4) PREPARACIÓN DE LA PROBETA.

Se miden la altura del anillo portaprobeta que se utilice, h0, en mm, y el diámetro interior del

mismo, para determinar su volumen interior, expresándolo en cm3.

La probeta para el ensayo se puede preparar por diferentes procedimientos, a partir de la

muestra de suelo que se disponga. Cualquiera que sea el procedimiento, se debe operar en un

ambiente que tenga una humedad relativa no inferior al 50%. En el caso de suelos sensibles a

la pérdida de humedad, es necesario tallar la probeta en cámara húmeda o recinto análogo

que tenga una humedad relativa del 90% ± 5%.

Los métodos de preparación de las probetas son los mismos que los que se utilizan en el

ensayo de colapso en suelos.

5) PROCESO OPERATORIO.

El procedimiento operatorio consta de las siguientes partes:

Montaje de la célula.

Se coloca la placa porosa inferior sobre la base de la célula, seguidamente el anillo con la

probeta, la placa porosa superior y el pistón de carga, de manera que todos estos elementos

queden centrados sobre la superficie de la probeta. A continuación se coloca el cuerpo lateral

de cierre. Si el anillo es de tipo confinado, se debe acoplar la pieza de engarce entre a célula y

aquél.

Cuando se trate de suelos con baja capacidad de absorción, se debe eliminar el agua libre de

las placas porosas antes de colocarlas. En suelos con gran capacidad de absorción, dichas

placas se deben secar al aire antes de colocarlas en el equipo.

Montaje de la bancada y preparación del ensayo.

Se coloca la célula edométrica sobre la bancada, ajustando seguidamente el contrapeso de

manera que entren en contacto todos los elementos de transmisión de la carga y que quede la

palanca prácticamente horizontal.

Se aplica una ligera presión de ajuste, no superior a 3 kPa, colocando la pesa adecuada en el

colgadero.

Se coloca el medidor de deformaciones en posición de manera que el vástago tenga suficiente

recorrido.

Realización del ensayo.

Para determinar el hinchamiento libre se aplica sobre la probeta una presión vertical de 10

kPa. Después de 5 min, se anota la lectura del medidor de deformaciones y se toma esta

lectura como valor inicial de referencia.

Se llena de agua el recipiente de la célula y se toman lecturas del medidor de deformaciones

hasta alcanzar el equilibrio. La diferencia entre la última lectura y la inicial es el incremento de

altura, Δh, experimentado por la probeta.

Normalmente, en la mayoría de los casos se puede considerar alcanzado el equilibrio en un

período no superior a 72 h. No obstante, en algunos casos el proceso de hinchamiento se

prolonga durante períodos de tiempo mucho más amplios. En tales circunstancias, la

representación gráfica de la evolución del hinchamiento en función del tiempo puede servir de

ayuda al técnico encargado, para decidir el momento de dar por finalizado el ensayo.

En algunas ocasiones interesa conocer el hinchamiento que se produce cuando se ejerce una

presión vertical determinada, que pudiera ser la equivalente a la que existe en el terreno. En

este caso se procede igual que en el apartado anterior, sustituyendo la presión vertical de 10

kPa por la presión deseada.

Una vez finalizado este proceso, se quitan las pesas que queden, se retira la célula de la

bancada, se vacía el agua de la misma ya continuación se desmonta la célula, retirando el anillo

con la probeta en su interior. Se eliminan las gotas de agua que queden en el anillo mediante

papel absorbente. Se determina la masa húmeda final de la probeta en gramos y se introduce

ésta en estufa para que se deseque, hasta masa constante, siguiendo el proceso operatorio

descrito en la Norma ENE 103 300. Se determina la masa de la probeta seca en gramos.


Siguiendo el procedimiento operatorio descrito en la Norma UNE 103 300, se determinan las

humedades inicial y final de la probeta, y se expresan en tanto por ciento.

Se determina la densidad seca inicial de la probeta, dividiendo su masa seca por su volumen

inicial, y se expresa en g/cm3.

El hinchamiento libre se determina, en porcentaje, mediante la expresión:

Donde:

h0 es la altura inicial de la probeta en mm.

Δh es la diferencia entre la lectura final y la inicial del medidor de deformaciones.


Esta norma es parcialmente equivalente a la Norma: A.S.T.M. D 4546-85. Thest Methods for

One-Dimensional Swell or Settlement potential of Cohesive Soils.

Ilustración 1: Vista de los componentes de la célula para el ensayo de hinchamiento libre.

Ilustración 2: Colocación del anillo portaprobeta de suelo sobre la base de la célula.

Ilustración 3: Colocación del collar sobre el anillo portaprobeta.

Ilustración 4: Vista de la muestra a compactar, la maza de compactación y la espátula para llenar la célula.

Ilustración 5: Operación de compactado del suelo en el anillo portaprobeta.

Ilustración 6: Otra vista de la operación de compactado.

Ilustración 7: La operación de compactado se realiza en tres capas con 7 golpes por cada una de las capas. Cada vez que se termine de compactar una capa se debe escarificar su superficie antes de proceder a compactar la siguiente capa.

Ilustración 8: Una vez se ha terminado de compactar se extrae el anillo portaprobeta del resto de la célula y se enrasa, a continuación, se determina la masa del anillo más la probeta de suelo.

Ilustración 9: a continuación se procede al montaje de la célula para realizar el ensayo de hinchamiento.

Ilustración 10: Se coloca la placa porosa sobre la base de la célula.

Ilustración 11: A continuación se coloca un papel de filtro sobre la placa porosa.

Ilustración 12: Seguidamente se coloca el collar del anillo portaprobeta.

Ilustración 13: Seguidamente se coloca el anillo portaprobeta.

Ilustración 14: Se coloca un papel de filtro sobre la probeta de suelo que se encuentra en el anillo portaprobeta.

Ilustración 15: Se coloca la placa porosa sobre el papel de filtro.

Ilustración 16: Se coloca la placa metálica sobre la que va apoyado el vástago del edómetro y que le va a transmitir a la célula la carga.

Ilustración 17: Colocación de la célula edométrica en el edómetro.

Ilustración 18: Vista lateral del edómetro.

Ilustración 19: Vista del vástago del edómetro apoyado sobre la célula y sobre él la aguja del comparador para detectar cualquier hinchamiento, la aguja se ajusta a cero al inicio del ensayo girando el cilindro que se encuentra sobre el vástago.

Ilustración 20: Se añade agua al foso de la célula y en este momento comienza el ensayo.

ENSAYO DE HUELLA EN TERRENOS (NLT-256/99).

1) OBJETO, FUNDAMENTO Y CAMPO DE APLICACIÓN.

Esta norma describe un procedimiento de ensayo que permite efectuar un control de la

compactación de suelos.

Este ensayo es válido para controlar la compactación de cualquier suelo. En particular es

recomendable para materiales de terraplén de grano grueso que no pueden ser controlados

por otro método, como es el caso en que el tanto por ciento en peso de material superior a 7

mm sea mayor del 60 %.

El resultado obtenido, índice del grado de compactación, se puede considerar, no obstante,

válido a efectos de control siempre que no se esté cerca de los casos de saturación o sequedad

total. A este respecto cabe recordar que el contenido de humedad del suelo para la realización

de este ensayo debe ser la óptima Proctor ± 2%. Para conseguir estas condiciones se deben

seguir los criterios que se refieren en la tabla 1 en el momento de preparar este ensayo.


- Un camión de dos ejes y ruedas traseras gemelas cargado en el eje posterior con 10

toneladas.

La presión de las ruedas traseras debe estar comprendida entre 7 y 8 kgf/cm2 para que la

superficie de apoyo sea equivalente a la de un círculo de diámetro 300 mm.

- Una plantilla o soporte metálico de apoyo de la mira topográfica. Este dispositivo consiste en

un bastidor metálico en forma de H (fig. 1) construido con tubos de sección rectangular. Los

elementos paralelos (longitud aproximada 500 mm y ancho 80 mm) van dotados en su zona

central de unas abrazaderas con tornillos prisioneros por donde pueda deslizarse, en el

momento del acoplamiento con la silueta de las ruedas gemelas traseras del camión, el

elemento transversal del bastidor (longitud 60 cm y anchura 100 mm). Este elemento va

dotado en su centro con un punto de apoyo para la mira topográfica.

- Aparatos topográficos:

a) Nivel de obra tipo corriente.

b) Mira de obra tipo corriente.

c) Dos jalones para sujetar la cinta métrica que define el emplazamiento de los puntos de

medida. En su defecto se suele marcar esta alineación mediante escayola en polvo, o

simplemente con pintura.

3) PROCEDIMIENTO DE ENSAYO.

Principios básicos.

El método que se describe en la presente norma se basa en la medida de las cotas de varios

puntos de referencia, situados sobre la capa de suelo cuyo índice del grado de compactación

se desea conocer, antes y después de pasar el camión que se ha especificado anteriormente.

El índice del grado de compactación obtenido se controla por medio del asiento residual que

se origina como resultado del paso de las ruedas gemelas del eje posterior de un camión con

una carga eje de 10 toneladas.

Montaje o preparación del ensayo.

Trazar, en la zona elegida, los puntos de medida sobre una alineación de los jalones. El número

de puntos debe ser de por lo menos 10. Para poder efectuar la operación con rapidez y

precisión, se colocarán a intervalos de 1 m en la alineación; su posición queda fijada dejando

extendida una cinta métrica al lado. Con el objeto de facilitar la tarea al conductor del camión

se recomienda marcar de manera ostensible la alineación y los puntos de medida. (Fig. 2).

Procedimiento operativo.

Antes de que pase el camión, por primera vez, se hace la nivelación inicial colocando para ello,

sobre cada uno de los 10 puntos marcados en la alineación, la plantilla o soporte metálico en

forma de H.

Se debe tener la precaución de colocarlo siempre de la misma manera ajustándolo lo más

posible a la alineación trazada. Se procede a su nivelación con la ayuda de un nivel topográfico

colocado fuera de la zona afectada por la compactación y por el paso del camión.

Se hace pasar el camión, con las características descritas, a la velocidad de un hombre

andando, con las dos ruedas gemelas traseras de la parte izquierda, que son las de referencia,

por el mismo sitio donde anteriormente se hizo la nivelación.

Se realiza la nivelación final procurando colocar la plantilla o soporte metálico en forma de H

sobre la huella dejada por las ruedas de referencia y en los mismos puntos de la alineación.

Los datos obtenidos se recogen en un estadillo tal como se indica en el ejemplo de la tabla 2.

4) CÁLCULOS Y RESULTADOS.

El índice del grado de compactación conseguido se determina como la diferencia entre los

valores obtenidos en cada punto en las dos nivelaciones efectuadas, antes y después del paso

del camión.

Se considera que la compactación es adecuada cuando la media aritmética de los asientos

medidos en diez puntos de control δm es inferior a 3 mm en el caso de capas situadas hasta 60

cm por debajo de la explanada, e inferior a 5 mm en el caso de capas situadas a más de 60 cm

por debajo de la explanada.


SNV 670365 Controle du Compactage par essieu de 10t.

DETERMINACIÓN “IN SITU” DE LA DENSIDAD DE UN SUELO POR

EL MÉTODO DE LA ARENA (UNE 103 503).


El objetivo de este ensayo es determinar “in situ” la densidad de un suelo que no contenga

partículas mayores de 50 mm, mediante la excavación de un agujero.

Se puede ensayar cualquier tipo de suelo que permita ser excavado manualmente, pero que

tenga la cohesión suficiente para que las paredes del agujero se mantengan estables durante

el ensayo.

Este método se usa para determinar la densidad de suelos compactados empleados en la

construcción de terraplenes, carreteras, etc. y como base para la aceptación de suelos

compactados respecto de un porcentaje dado de la densidad máxima obtenida en el ensayo de

compactación correspondiente.

Si se va a calcular la humedad y la densidad seca, este método no es apropiado en ciertos

suelos que contengan cantidades significativas de haloysita, montmorillonita, yesos, suelos

orgánicos o con sales disueltas.


UNE 7 050-2 – Tamices de ensayo. Telas metálicas, chapas perforadas, y láminas



UNE 103 500 – Geotecnia. Ensayo de compactación. Proctor normal.

UNE 103 501 . Geotecnia. Ensayo de compactación. Proctor modificado.


- Un dispositivo especial, constituido por un frasco o bote, una válvula de cierre y un cono con

las características y dimensiones especificadas en la figura 1.

La capacidad máxima del frasco debe ser de 4000 cm3. El modelo que aparece en la figura 1

(b), permite incorporar botes de mayores capacidades por si fuese necesario en función del

volumen del agujero excavado.

- Plato metálico o bandeja, de forma rectangular o cuadrado con un agujero central. Debe

disponer de bordes laterales, ser plano, y de un espesor y dureza suficiente para que se

mantenga rígido. Puede disponer también, en los bordes del agujero, de un escalón para que

encaje la base del cono, como se ve en la figura 1 (c). Puede también llevar acoplados en la

base que está en contacto con el suelo, unos pequeños pinchos para evitar desplazamientos

laterales durante los trabajos de excavación.

El diámetro del agujero, será el apropiado al tamaño máximo del material extraído del mismo.

Puede servir de carácter orientativo lo señalado en la tabla 1:

Tabla 1

Diámetro máximo partícula

mm

Diámetro mínimo agujero

mm

Profundidad mínima agujero

mm

Volumen mínimo Agujero

cm3

5 12,5 25 50

100 110 130 160

150 150 150 150

1200 1500 2000 3000

- Arena de tamaño uniforme, que pase por el tamiz 2,0 mm y quede retenida en el 0,25 mm. Es

importante que esté bien limpia y seca. La arena ya utilizada puede reutilizarse, tamizándola

de nuevo por los tamices límites y secando en estufa hasta masa constante.

- Balanza de 10 kg de capacidad con precisión 1 g y otra de 2 kg con precisión 0,01 g.

- Estufa de desecación, con temperatura regulable hasta 115 °C.

- Varios botes o frascos estancos de 3500 cm3 de capacidad mínima, para almacenar el suelo

extraído durante la excavación.

- Herramientas para excavar y retirar el terreno, adecuadas al suelo de que se trate (paleta,

cucharón, martillo, cincel, brocha, etc.)

- Tamices de 0,25 mm, 2,00 mm, 20,0 mm y 50,0 mm.

- Calibre de precisión 0,1 mm.

4) CALIBRACIÓN DE LA ARENA NORMALIZADA.

La calibración de la arena normalizada se puede realizar por dos métodos diferentes. En

ambos, la determinación de las masas se hace con una precisión de 1 g.

4.1 Método “A”

Se sigue la secuencia descrita en el Impreso nº 1, Método “A” del anexo.

Primero se mide el volumen del frasco hasta la válvula, de la forma siguiente:

- Se emplea parafina u otra sustancia estanca al agua, para recubrir todas las juntas o uniones,

del dispositivo representado en la figura 1 que se vaya a usar, por donde se pudiera escapar el

agua.

- Se determina la masa en gramos, t, del dispositivo parafinado y se anota.

- Se coloca el dispositivo sobre una base firme y se abre la válvula.

- Se llena de agua el conjunto, hasta que rebose la válvula.

- Se cierra la válvula y se elimina el exceso de agua sobre aquella y la que pudiera quedar en las

paredes del dispositivo.

- Se determina la masa en gramos, (t+a), del dispositivo parafinado más el agua. Se mide

también la temperatura del agua T, con precisión de 1°C.

- Se determina la masa de agua, (a), necesaria para llenar el dispositivo hasta la válvula, y se

anota. Para ello, se resta la masa del dispositivo parafinado más el agua, (t+a), de la masa del

dispositivo parafinado, t.

- Se repite tres veces el procedimiento anterior.

- Se determina el volumen en cm3, Vi, del agua, haciendo la corrección por temperatura. El

volumen del frasco hasta la válvula es el valor medio de las tres determinaciones realizadas. La

diferencia máxima entre el volumen medio y cada una de las determinaciones no debe superar

los 5 cm3.

Se determina la masa de la arena que llena el frasco, de la siguiente manera:

- Se elimina completamente la parafina del dispositivo, se limpia y se seca tanto interior como

exteriormente.

- Se determina la masa en g, t´, del dispositivo.

- Se coloca el dispositivo vacío sobre una base firme, se cierra la válvula, y se llena el cono con

arena normalizada.

- Se abre la válvula y mientras que se mantiene el cono al menos con arena hasta su mitad, se

vierte ésta, y se llena el frasco hasta rebasar su válvula. Hay que tener la precaución de no

golpear o mover el dispositivo en esta operación. Cuando la arena deje de caer, se cierra la

válvula y se elimina el exceso de aquélla.

- Se determina la masa en g, t´+Si, del dispositivo lleno de arena hasta su válvula.

- Se determina la masa de la arena, Si, restando a la masa del dispositivo lleno de arena hasta

la válvula, la masa del dispositivo, es decir (t´+Si) - t´.

- Se repite tres veces este procedimiento.

- La masa de la arena que se usa en los cálculos es la masa media de las tres determinaciones,

Sm, en gramos. La diferencia máxima entre la masa media y una cualquiera de las

determinaciones, no debe exceder del 1 %.

La determinación de la masa de arena calibrada necesaria para llenar el cono y el plato

metálico se hace como sigue:

- Se llena el dispositivo con arena hasta la válvula, siguiendo el procedimiento ya indicado. Se

cierra la válvula, eliminando el exceso de aquélla y se halla la masa en g, s ci , del dispositivo y la

arena.

- Se coloca el plato metálico, sobre una superficie plana y limpia.

- Se invierte el dispositivo, y se sitúa centrado sobre el orificio del plato. Se abre la válvula y se

mantiene abierta hasta que deje de caer arena. Cuando finaliza, se cierra la válvula. Es

necesario evitar todo golpe o vibración durante esta operación.

- Se determina la masa en g, sci´, del dispositivo más la arena que queda en su interior.

- Por diferencia de masas se calcula la arena perdida, sci´´ en g. Esta arena perdida representa la

masa de arena necesaria para que se llene el cono y el orificio del plato metálico.

- Se repite tres veces este procedimiento.

- Se halla la media aritmética de las tres determinaciones, sm en g. La diferencia máxima entre

la media y cualquiera de las determinaciones debe ser inferior al 1 %.

Si se dispone de platos con orificios de diferentes diámetros, se debe hacer esta calibración

con cada plato de la base.

Numéricamente, se calcula el volumen del frasco hasta la válvula como sigue:

Donde

Vi es el volumen del frasco hasta la válvula, en cm3;

a es la masa de agua necesaria para llenar el frasco hasta la válvula, en g;

K es la corrección de volumen por la temperatura del agua (véase tabla 2).

Tabla 2

Volumen de agua por gramo en función de la temperatura

Temperatura (°C) T

Volumen de agua (cm3/g) K

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

1,00048 1,00073 1,00103 1,00138 1,00177 1,00221 1,00268 1,00320 1,00375 1,00435 1,00497

El volumen medio de agua en cm3, es:

- Se calcula la densidad de la arena normalizada, como sigue:

donde

Qare es la densidad de la arena normalizada, en g/cm3;

Sm es la masa media de la arena calibrada necesaria para que se llene el frasco hasta la

válvula, en cm3.

V es el volumen medio de agua del frasco hasta la válvula, en cm3.

4.2 Método “B”

Este método se puede hacer por dos procedimientos:

Primer procedimiento. Se sigue la secuencia descrita en el Impreso nº 1. Método “B”. Primer

procedimiento, del anexo.

Para ello, se selecciona un recipiente de volumen conocido y que sea similar al del agujero a

excavar. Se pueden emplear los moldes del ensayo de compactación Proctor normal y ensayo

de compactación Proctor modificado, de las normas UNE 103 500 y UNE 103 501.

Se mide el volumen V del recipiente, con una precisión de 0,5 cm3 y se determina su masa MR,

con una precisión de 1 g.

Se llena el dispositivo representado en la figura 1 que se vaya a emplear con la arena

normalizada hasta la válvula, siguiendo el procedimiento descrito anteriormente.

Se sitúa sobre el recipiente de volumen conocido y en posición invertida, este dispositivo de

forma que la arena pueda caer desde aproximadamente la misma altura que caería en el

ensayo a realizar en el campo. Se abre la válvula completamente y se llena el recipiente hasta

que rebose la arena por el exterior. Se cierra la válvula cuidadosamente y se enrasa el

recipiente.

Se determina la masa del recipiente lleno de arena Mai, con precisión de 1 g. Por diferencia, se

obtiene la masa de la arena que llena el recipiente Smi.

Se repite tres veces este proceso. La masa usada en los cálculos, es la masa media de las tres

determinaciones, Sm. La máxima diferencia entre ésta y cada una de las tres, no debe exceder

del 1 %.

Se determina la densidad de la arena, Qare, en g/cm3, mediante la expresión:

donde:

Sm es la masa media de la arena usada para llenar completamente un recipiente de volumen

conocido, expresada en g;

V es el volumen del recipiente en cm3.

Segundo procedimiento. Se sigue la secuencia descrita en el Impreso 1. Método “B”. Segundo

procedimiento, del anexo.

Cuando el recipiente de volumen conocido tiene el mismo diámetro que el del agujero de la

bandeja o plato metálico, se puede simplificar el primer procedimiento, colocando dicho plato

sobre el recipiente de volumen conocido. En este caso, no es necesario eliminar la arena

sobrante, pues se determina la masa del dispositivo con la arena antes y después de llenar el

recipiente, y la masa necesaria para llenar el cono y el plato metálico se obtienen por

diferencias.

Se sigue el proceso de cálculo descrito en el impreso antes mencionado.


Excavación del agujero.

Antes de proceder a la excavación del agujero, se debe alisar la superficie del terreno donde se

quiera hacer el ensayo, en una superficie algo mayor que la bandeja o plato metálico. En esta

operación puede servir de ayuda el borde del plato.

Una vez alisada la superficie se coloca el plato metálico sobre aquella, empujando ligeramente

contra el terreno. Se debe cuidar que no quede separación entre el terreno y el plato metálico,

por donde se pueda escapar la arena normalizada durante el llenado del agujero.

Se excava un agujero de forma, aproximadamente cilíndrica, de una profundidad mínima de

150 mm y un diámetro que debe ser función del tamaño máximo del material extraído, (véase

tabla 1), empleando para ello los utensilios adecuados.

Se retira y se guarda en un bote estanco todo el material excavado, procurando que durante

este proceso la pérdida de humedad sea la menor posible. Este bote debe ser marcado para

identificar el ensayo realizado.

Se determina la masa húmeda en g, P5, del material extraído del agujero y se anota en la casilla

correspondiente del Impreso nº 2 del anexo.

Para la determinación de la humedad se puede utilizar la totalidad del suelo excavado o una

porción representativa del mismo, siguiendo el procedimiento indicado en la Norma UNE 103

300. (Véase Impreso nº 2 del anexo).

Si durante la excavación del agujero apareciera alguna partícula de tamaño superior a 50 mm,

se debe empezar de nuevo en otro punto y hacer mención de ello en los resultados.

Medición del volumen del agujero.

Para determinar el volumen del agujero, se procede como se indica a continuación. (Véase

Impreso nº 2 del anexo):

- Se coloca el dispositivo vacío sobre una base firme, se cierra la válvula y se llena el cono con

la arena normalizada.

- Se abre la válvula y manteniendo el cono con arena hasta su mitad, se llena el frasco hasta la

válvula. Hay que tener mucho cuidado en no golpear o mover el dispositivo en esta operación.

Cuando la arena deja de caer, se cierra la válvula y se elimina el exceso de arena.

- Se determina la masa del dispositivo con la arena, P1, en gramos.

- Con la válvula cerrada, se coloca el dispositivo invertido sobre el agujero excavado y el plato

metálico.

- Se abre la válvula y se deja caer la arena hasta que se aprecie que ya no cae más, cerrando a

continuación la válvula. La arena vertida, es la arena necesaria para que se llene el agujero

excavado, el orificio del plato metálico, y el cono del dispositivo.

- Se determina la masa del dispositivo con la arena que queda, P2, en gramos.

Cuando este ensayo se realice para comparar la densidad obtenida con la densidad seca

máxima del ensayo de compactación elegido, el total del material extraído del agujero se debe

tamizar por el tamiz de 20,0 mm Norma UNE 7 050-2, determinando la masa y el volumen del

material retenido a fin de descontar estos valores de los correspondientes del material

extraído del agujero.


Obtención de la humedad y densidad del suelo “in situ”

Para la determinación de la humedad y densidad del suelo “in situ”, se sigue la secuencia de

operaciones especificada en el Impreso nº 2. Para ello:

- Se calcula el volumen del agujero, Vh, como sigue:

donde:

Vh es el volumen del agujero excavado en cm3;

P1 es la masa del dispositivo más la masa de arena antes del ensayo.

P2 es la masa del dispositivo más la masa de arena que queda en el mismo después de verter

en el agujero.

P3 es la masa de arena necesaria para llenar el agujero, el plato metálico y el cono, es decir,

P1 – P2, en gramos.

sm es la masa de arena necesaria para llenar el cono y el plato metálico, en gramos.

P4 es la masa de arena del agujero, es decir, P3 –sm, en gramos.

Qare es la densidad de la arena normalizada en g/cm3.

- Se calcula la masa total seca extraída del agujero, como sigue:

donde:

w es el porcentaje de humedad del material extraído.

P5 es la masa húmeda total del material extraído.

P6 es la masa seca total del material extraído.

- Se calculan las densidades húmeda y seca “in situ” del material extraído, como sigue:

donde:

Vh es el volumen del agujero excavado, en cm3;

P5 es la masa húmeda total del material extraído del agujero, en gramos;

P6 es la masa seca total del material extraído del agujero, en gramos;

Q es la densidad húmeda del material extraído, en g/ cm3;

Qd es la densidad seca del material extraído, en g/cm3.

Expresión de los resultados.

Se expresa la densidad seca del suelo extraído “in situ”, Qd, en g/cm3 y la humedad del mismo

en %.

7) BIBLIOGRAFÍA.

A.S.T.M. D1556-82 – Test Method for Density of Soil In Place by the Sand-cone Method.

NLT-109/72 – Densidad “in situ” por el método de la arena.

Ilustración 1: Vista del cono con la válvula y debajo el recipiente para la arena.

Ilustración 2: Vista del cono y de la placa que se coloca sobre el terreno para hacer el agujero.

Ilustración 3: Vista de cómo se coloca el dispositivo sobre la placa para llenar de arena el agujero que previamente se ha hecho en el terreno.

DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD DE UN SUELO MEDIANTE

SECADO EN ESTUFA (UNE 103-300-93).


Esta norma tiene por objeto especificar el método para la determinación de la humedad de un

suelo mediante secado en estufa, definida a efectos de esta norma como el cociente,

expresado en tanto por ciento, entre la masa de agua que pierde el suelo al secarlo y la masa

del suelo seco.




- Una balanza que aprecie:

0,01 g para muestras de masa igual o inferior a 100 g.

0,1 g para muestras cuya masa esté comprendida entre 100 g y 1000 g.

1 g para muestras de masa superior a 1000 g.

- Una estufa de desecación cuya temperatura sea regulable hasta 115 °C.

- Recipientes adecuados, hechos de material resistente a la corrosión, que no se desintegren,

ni que su masa cambie con repetidos calentamientos y enfriamientos. Deben tener tapas que

cierren bien para evitar las pérdidas de humedad de las muestras antes de la determinación de

la masa inicial y para evitar la absorción de humedad de la atmósfera tras el secado y antes de

la determinación de la masa final. Se puede utilizar un recipiente sin tapa si antes de la

determinación de la masa se deja enfriar en un desecador.

- Pinzas para manipular recipientes calientes.


Seleccionar una muestra representativa de suelo húmedo según se señale en cada norma de

ensayo que precise una determinación de humedad. Si no se indica cantidad, la masa mínima

necesaria será la siguiente:

Tamaño máximo de partícula Tamiz según Norma UNE 7-050

Masa mínima de muestra g

400μm 5,0 mm

12,50 mm 25,0 mm 50,0 mm 80,0 mm

100,0 mm

30 300 900

1500 3000 5000 7000

Determinar la masa M1 de un recipiente limpio y seco con su tapa.

Colocar la muestra en dicho recipiente, ajustar la tapa y determinar en seguida su masa M2,

anotándola.

Quitar la tapa y colocar el recipiente con la muestra húmeda en la estufa, mantenerla a una

temperatura entre 105 °C y 115°C, secándola hasta masa constante.

No se debe colocar muestras húmedas de gran tamaño en una estufa en la que hay muestras

secas.

El tiempo necesario para llegar a masa constante depende del tipo de suelo y del tamaño de la

muestra. Suelen ser suficientes 18 h para cualquier tipo de suelo. Cuando se trata de suelos

poco plásticos, el tiempo preciso suele ser bastante menor. Cuando se trata de suelos de alta

plasticidad o hay duda sobre si el período de 18 h es suficiente, el secado debe prolongarse

hasta que las masas determinadas tras dos períodos sucesivos de secado indiquen que no se

ha producido ningún cambio.

En suelos que contienen yeso u otros minerales que tienen agua de hidratación fácilmente

eliminable o en suelos que contienen materia orgánica en cantidad significativa, no se debe

emplear una temperatura superior a 60 °C.

Inmediatamente después de sacar la muestra de la estufa, volver a colocar la tapa y dejar que

la muestra se enfríe hasta temperatura ambiente.

En cuanto se enfríe la muestra, coger el recipiente con la tapa y la muestra seca y anotar su

masa M3.

La precisión en M1, M2 y M3 será la misma que la exigida a las balanzas.

Este método no da unos resultados verdaderamente representativos en los siguientes casos:

materiales que contengan cantidades significativas de halloysita, montmorillonita o minerales

de yesos; así como suelos altamente orgánicos o en materiales en que el agua de sus poros

contiene sólidos disueltos, tal como la sal en los depósitos marinos.


El resultado del ensayo se expresa en tanto por ciento, con una cifra decimal, y se determina

mediante la expresión:



NLT 102/72

A.S.T.M. D 2216-80

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