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ENSAYO DE MATERIALES
•       Definición:

        Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las
        propiedades mecánicas y químicas de un material para comprobar si cumple o
        no los estándares establecidos y decidir si se usa o no en obra.

•       Tipos de ensayos:

      Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos:


2.1    Ensayos destructivos. La parte de material que es sometida a ensayo se destruye
        y, normalmente, se desecha. Ensayos destructivos típicos son el ensayo a
        tracción del que se obtiene la curva de comportamiento del material, el de
        compresión y el de torsión, para caracterizar mecánicamente el sólido.
ENSAYO DE MATERIALES
2.2 Ensayos no destructivos (nondestructive testing). Se denomina ensayo no destructivo a

   toda prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus
   propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. La porción de
   material que se somete a ensayo no se rompe (es demasiado caro romper para
   comprobar un número de veces que asegure que se cumple los estándares). El
   material ensayado puede ser usado en obra.



   Los ensayos no destructivos son muy importantes en los controles de calidad.
   Ensayos no destructivos típicos son los ultrasonidos, para encontrar grietas
   profundas, el ensayo con corrientes, para medir a través de las corrientes
   inducidas el espesor de la pintura en una superficie, y el de campo
   magnético, que permite a simple vista encontrar grietas superficiales muy
   pequeñas.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

3.1 Definiciones:
3.1.1 Geotecnia: Conjunto de técnicas que permiten conocer el suelo para
                  utilizarlo como material de construcción.

     Como material: En caminos, diques, canales, etc.

     Como soporte de estructuras: En cimentaciones de edificaciones

     Técnicas utilizadas:
         a) Compactación de suelo: Relación Densidad/Humedad, resistencia,
                   permeabilidad.
     b) Gradación: Ensayo granulométrico.
     c) Clasificación de suelos.
     d) Ensayos de penetración: Resistencia
     e) Ensayo de desgaste. Ensayo con la máquina de los Ángeles.
     f) Consistencia y plasticidad: Límites de Atterberg.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..

3.1.2 Densificación de suelo: Incremento de la densidad del suelo debido a
      la disminución de su espacio poroso. Puede ocurrir de dos maneras:

     a) Consolidación: Proceso natural de disminución del volumen de
     poros de un suelo.

         b) Compactación: Proceso provocado por la acción de cargas
     dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse entre sí
     de forma que aumente la densidad.

Beneficios de la compactación:
h) Aumenta la capacidad del suelo para soportar cargas.
i)   Impide el hundimiento del suelo.
j)   Reduce la penetración del agua.
k)   Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..

3.1.3 Relación Densidad – Humedad.

Si a un suelo seco, de volumen Vi, se le aplica cierta cantidad de
energía, su volumen se reduce a V1. Si al mismo suelo seco de volumen
Vi se le aplica cierta cantidad de agua y luego se aplica energía (se
compacta), su volumen se reduce a V2 de tal manera que:



                           V2 < V1 < Vi



Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas,
 facilitando el desplazamiento entre ellas y, en consecuencia, disminuye
 el espacio de poros del suelo.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont..

Si a un suelo seco se le agrega agua y se aplica energía, en forma sucesiva,
se comprueba que al ir aumentando la humedad del suelo y
compactándolo, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto
máximo para el par densidad seca máxima-humedad, a partir del cual un
aumento de la humedad no supone mayor densidad seca, sino al contrario
una disminución de ésta.



Para cada suelo existe un contenido de humedad que proporciona la
máxima densidad seca. A dicho contenido de humedad se le denomina
humedad óptima y es el que se debe utilizar en obra cuando se va a
compactar un suelo.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…

Representación gráfica de la relación Densidad/Humedad.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…

3.2 Ensayo PROCTOR.

     Proctor, en 1933, desarrolló un ensayo mediante el cual demostró que la
  humedad óptima para la compactación de un suelo está entre un 90% y 95%
  de la humedad de saturación del suelo. Todas las curvas densidad/humedad
  tienen como envolvente la curva de saturación del suelo.

  El ensayo Proctor tiene dos variantes:

  a) El ensayo Proctor normal (PN)

  b) El ensayo Proctor Modificado (PM)
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…

Ensayo Proctor Normal (PN).


    Se usa un molde cilíndrico de 102 mm de diámetro y 122,4 mm de
  altura. Se rellena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 20
  mm, en tres capas sucesivas, añadiéndo una cantidad de agua
  conocida. A cada capa se le aplican 25 golpes con un martillo de 2,5 Kg
  que se deja caer desde una altura de 30,5 cm.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…


Ensayo Proctor Normal (cont…)

  Conocidos la tara del molde, el peso total del molde, el peso del suelo y
  el de agua, se deseca el conjunto y se obtiene el peso seco y la densidad
  seca para la humedad añadida. Se repite la operación las veces que
  sean necesarias para obtener suficientes valores y elaborar la curva
  Densidad/Humedad.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…

Ensayo Proctor Modificado (PM):

   El procedimiento es el mismo que en el PN, pero varían las dimensiones del
   equipo. Se utiliza un molde cilíndrico de 152,5 mm de diámetro y una altura
   de 127 mm, el cual se llena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 30
   mm, en cinco capas sucesivas. A cada capa se la aplica 55 golpes con un
   martillo de 4,50 Kg, dejándolo caer de 45,7 cm de altura.
3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont…

        En general; el conocimiento de la condición de densidad de un suelo es
      importante por su aplicabilidad en aspectos relacionados con el
      movimiento de tierra, tales como:

c)    Excavación en préstamo.
d)    Relleno impermeable en terraplén.
e)    Transporte de materiales.
Al respecto se pueden establecer los factores siguientes:

Factor de esponjamiento (Fes): Fe = [(Pp/Ps) – 1]*100

Factor de encogimiento (Fen):      Fen = [1 – (Pp/pt)]* 100

Pp = peso unitario de material en préstamo (Kg/m3)
Ps = peso unitario del material suelto (Kg/m3).
Pt = peso unitario del material en terraplén compactado (Kg/m3).
3.3 Clasificación de suelos para la construcción.

a) Clasificación de materiales (Pruebas geotécnicas de clasificación).

a.1) Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).


Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se distribuye

el material que pasa el tamiz de 3”. El suelo es fino cuando mas del

50% pasa el tamiz Nº 200. Si no es así, el material es granular.
3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…
Según el SUCS, los suelos granulares se designan con los siguientes símbolos:

Prefijos:

G = Grava: El 50% o más es retenido en el tamiz Nº 4.
S = Arena: Si más del 50% pasa el tamiz Nº 4.

Sufijos:

            W = Bien gradado             P   =   Mal gradado
            M = Limoso                   C   =   Arcilloso

Los suelos finos se designan con los símbolos siguientes:

Prefijos:
M = Limo         C = Arcilla     O = Orgánico
Sufijos:

L = Baja plasticidad      H = Alta plasticidad
3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…
                   Nombres típicos de los materiales (Suelos):
Grupo                         Nombre típico:
GW:           Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino.
GP:          Grava mal gradada, mezclas grava-arenas, poco o ningún fino.
GM:          Grava limosa, mezclas grava, arena, limo.
GC:           Grava arcillosa, mezclas grava – arena arcillosa.
SW:           Arena bien gradada.
SP:          Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino.
SM:          Arenas limosas, mezclas arena – limo.
SC:           Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla.
ML:           Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso,
             poco plástico,      arenas finas limosas, arenas finas arcillosas.
CL:          Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas
              arenosas, arcillas limosas, arcillas magras.
OL:          Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad.
MH:          Limos inorgánicos, Suelos limosos o arenosos finos micáceos, suelos
             elásticos.
CH:           Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas.
OH:          Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos.
Pt:          Turba y otros suelos altamente orgánicos.
Grupo                                    Atributos                                                                             Aptitudes según usos
   GW               +++                  +++                  +++                    +++               Mantos de presas, terraplenes, erosión de canales.
    GP              ++                   +++                  ++                     +++               Mantos de presas y erosión de canales.
   GM               ++                   d                    ++                     +++               Cimentaciones con flujo de agua.
    GC              ++                   b                    +                      ++                Núcleos de presas, revestimiento de canales.
   SW               +++                  ++                   +++                    +++               Terraplenes y cimentaciones con poco flujo.
    SP              m                    ++                   ++                     ++                Diques y terraplenes de suave talud.
    SM              m                    d                    ++                     +                 Cimentaciones con flujo, presas homogéneas.
    SC              ++                   b                    +                      +                 Revestimiento de canales, capas de pavimento.
    ML              m                    d                    m                      m                 Inaceptable en pavimentos, licuable.
    CL              +                    b                    m                      m                 Revestimiento de canales, pero es erodable.
    OL              m                    d                    b                      m                 No recomendable, máximo si hay agua.
   MH               b                    d                    d                      mb                Inaceptable en cimentaciones o bases (hinchable).
    CH              b                    b                    b                      mb                Inaceptable en cimentaciones (hinchable)
    OH              b                    b                    b                      mb                Inaceptable en cimentaciones o terraplenes.
                                                                                                       Significado de los símbolos de los atributos:
                                                              Resistencia al corte
                   tratamiento en obra




                                                                                                       +++   Sobresaliente
                                                                                                       ++    Muy alto
                                                                                     Compresibilidad
                                              Permeabilidad
 Características




                                                                                                       +     Alto
 fundamentales


                   Facilidad de




                                                                                                       m     Moderado
                                                                                                       d     Deficiente
                                                                                                       b     Bajo
                                                                                                       mb    Muy bajo
3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…

a. Clasificación de materiales (Proebas geotécnicas de identificación). Cont…

a.2 Sistema de clasificación de la AASHTO (American Association of
     State Highway Officials)

Este sistema es de uso adecuado para la construcción de vías. Los
     grupos de suelo son 7, subdivididos en 5 mas para llegar a 12.

a. 2.1 Gruesos granulares: El 35% o menos pasa el tamiz Nº 200 y
      comprende:

A-1, Si menos del 20% pasa el T- 200 y menos del 50% pasa el T-40,
     pero en el pasante por el 40 el índice de plasticidad (IP) es
     menor a 6%

A-2, Si menos del 35% pasa el tamiz 200, (limoso o arcilloso), y el
     material no cumple con A-1 ni con A-3.

A-3, si menos del 10% pasa el tamiz 200 y 51% o más pasa el T-40,
      pero si el pasante por el 40 (P40) no es plástico.
3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…


a.1 Clasificación de materiales.

a.2.2 Suelos finos granulares (grupo limo y arcilla): Más del 35% pasa el T- 200.

                         A-4, si el IP < 10 (limo) y el LL < 40%.

                         A-5, Si el IP < 10 (limo) y el LL > 45%

                        A-6, Si el IP > 11 (Arcilla) y el LL < 40%

                        A-7, Si el IP > 11 (Arcilla) y el LL > 41%

En consecuencia:

A-1 = cascajo y arena; A-3 = arena fina; A-2 = Cascajo y arenas limosas o arcillosas.
A-4 y A-5 suelos limosos, y A-6 y A-7 suelos arcillosos.

A-1 y A-3 son suelos excelentes y buenos, A-2 buenos y moderados, y A-6 y A-7 son
       suelos de moderados a pobres.
3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont…

Grupo
de
suelos   Permeabilidad




                                       Cambios de




                                                                                           Terraplenes
                                                                  pavimentos
                                                    Capilaridad
                         Elasticidad




                                                                               Sub bases
                                                                                                         Escala de valoración




                                                                  Bases de
                                       volumen


A-1      b               mb            d            d             ++           ++          ++            +++   Sobresaliente
A-2      d               ++            +            m             d            m           +             ++    Muy alto
A-3      +               d             b            d             +            +           +             +     Alto
A-4      d               +             +            +++           d            d           +             m     Moderado
A-5      d               m             ++           +++           mb           d           b             d     Deficiente
A-6      mb              d             ++           ++            b            b           d             b      Bajo
A-7      b               m             ++           ++            b            b           b             mb     Muy bajo
3.4 ENSAYO CBR
         (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California)


El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un pistón, de 19,35 cm2 a una
velocidad previamente fijada (1,27 mm/min), en una muestra compactada de suelo
después de haberla sumergido en agua durante cuatro días (condición de humedad
más desfavorable) y de haber medido su hinchamiento. Se mide la carga necesaria
para que penetre el pistón hasta 2.54 mm y hasta 5,08 mm.
3.4 ENSAYO CBR . Cont…
        (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California)




 La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte
(CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una
humedad óptima y niveles de compactación variables. Sirve para
evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base
de pavimentos.



El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de
humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la
relación de soporte.
3.4 ENSAYO CBR. Cont…


La expresión que define al CBR, es la siguiente:



CBR = (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrón) * 100



  De la ecuación se puede ver que el número CBR, es un porcentaje de la carga
   unitaria patrón. En la práctica la relación se presenta simplemente por el
   número entero.
Valores de carga unitaria patrón que deben utilizarse en la ecuación CBR




Penetración                        carga           unitaria         patrón

   mm              Pulg             Mpa            Kg/cm2             psi

   2,54             0,1             6,90            70,00            1000

   5,08             0,2             10,30           105,00           1500

   7,62             0,3             13,10           133,00           1900

   10,16            0,4             15,80           162,00           2300

  12,70             0,5             17,90           183,00           2600
Clasificación de suelos para vialidad de acuerdo al valor de CBR




 CBR                Clasificación general                Usos

 0–3              Muy Pobre                   Subrasante

 3–7              Pobre a regular             Subrasante

7 – 20            Regular                     Sub-base

20 – 50           Bueno                       Base, sub-base

 > 50             Excelente                   Base
4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
3.5 Ensayos de caracterización de suelos expansivos.

1 Ensayo de expansión. Se emplea el método de doble odómetro, el cual consiste en
   ensayar probetas representativas del suelo arcilloso mediante ciclos de cargas en fases
   de Compresibilidad-Expansión-Consolidación.


2 Identificación del mineral arcilloso. Se emplea el ensayo Azul de Methyleno, el
   cual permite medir la capacidad de adsorción iónica de los suelos ante presencia de
   azul de methyleno, con la finalidad de caracterizar la fracción arcillosa del suelo
   globalmente por correlación con la superficie específica.


3 Ensayo de límite de contracción. Permite medir el contenido de humedad a partir
   del cual no hay cambio de volumen en la arcilla.
3.6 Ensayo de caracterización del material dispersivo
• Prueba de flujos (Ensayo Pinhole). Mide la dispesividad de las arcillas. Para
  ello se hace una perforación de 1 mm de diámetro y 1 pulgada de longitud,
  por la cual se hace fluir el agua para observar su color y velocidad a la salida,
  registrándose el diámetro de la perforación después del ensayo. El objetivo es
  simular una fuga en una tubificación de una presa de tierra.



• Análisis granulométrico.
4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe




                                           2
4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
5. Ensayo de agregado grueso

5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles).

    Proporciona un coeficiente (%) que cuantifica la friabilidad de un
   material grueso.

       La friabilidad es la facilidad que tiene un material grueso de
   desintegrarse bajo la acción de una presión.

      El método consiste en analizar granulometricamente un agregado
   grueso, preparando una muestra de material que se somete a abración
   en la máquina de Los Ángeles y expresar la pérdida de material o
   desgaste como el porcentaje de pérdida de masa de la muestra respecto
   a su masa inicial.

      Se necesitan de 2,50 a 5 Kg de material, lavado y secado, de
   granulometría conocida.
5. Ensayo de agregado grueso
5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…

   Una vez lavada y secada la muestra, se pesa y a continuación se pasa
  por la centrifugadora (máquina de Los Ángeles), conjuntamente con
  unas bolas de acero, haciéndola girar a 30 rpm durante 500 vueltas (16
  min y 40 seg.)



    Una vez desgastada y lavada, se vuelve a pasar la muestra por los
  tamices de 2,50mm y 1,6 mm y la diferencia de peso inicial y final dará
  la cantidad de muestra que se ha perdido, lo cual indicará el desgaste
  de los materiales.
5. Ensayo de agregado grueso
5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont…

El valor de desgaste se obtiene mediante la expresión:

            D = (Peso inicial – Peso final)/Peso inicial * 100.

       Valores de D iguales o menores a 20 indican que el material es
   resistente al desgaste.

       Valores de D alrededor de 50 indican que el material es de baja
   resistencia al desgaste.

No se deben aceptar materiales con valores de D > 35.
5. Ensayo de agregado grueso
Máquina de Los Ángeles:

c)   Tambor de acero de 710 ± 6 mm de diámetro interno
      y de 510 ± 6 mm de longitud interior.
b)   En su interior lleva una aleta de acero a lo largo del cilindro
     con una anchura de 90 ± 6 mm.
g)   Velocidad de giro: 30 a 33 rpm.
h)   Un juego de esferas de acero (6 a 12) de
      45 a 50 mm de diámetro, con 440 ± 50 g
      cada una.
6. Ensayo granulométrico
Granulometría de un agregado.

• Es el estudio de los tamaños y proporciones de los granos que
  constituyen el agregado.

•    Se analiza utilizando series de tamices normalizados con diferentes
    pasos de malla (Cada uno con un paso de malla de la mitad del
    anterior)

• Cada tamiz retiene los granos de agregado de diámetro contenido entre
  su paso de malla y el anterior.

•   Existen una serie normalizada de tamices (en mm).
Procedimiento y Cálculos
1   Pasar la muestra de suelo (5000 g) por la malla 3/8” y separar del material que pasa esa
    malla.

2 Pasar el material retenido por las mallas 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½” y 3/8” y pesar
  las porciones de material retenido.

3 Mezclar homogéneamente el material que pasó por la malla 3/8” y tomar una muestra
  representativa ( 300gr).

4 Colocar la muestra obtenida en etapa (3) sobre la malla # 200 y lavar el material,
  utilizando agua común, a través de la malla hasta que el agua que pasa a través del
  tamiz mantenga su transparencia.

5 Verter cuidadosamente el residuo, en un recipiente desecador y permitirle sedimentar
  por un período de tiempo suficiente hasta lograr que el agua en la parte superficial de
  la suspensión se vuelva transparente, eliminar esta agua transparente y colocar el
  recipiente con la suspensión suelo y agua remanentes en el horno para secado.

6 Al día siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno (en caso de
  no haber realizado el lavado anteriormente indicado, omitir esta etapa).

7 Finalmente, pasar la muestra (lavada y seca ) por las mallas # 4 a la # 200, registrando
  el peso retenido en cada malla.
Ejemplo ilustrativo




  Material   Diámetro   Pesos        Esta es la separación de los
               [mm]       [g]        materiales sobre 3/8” y bajo este
SOBRE 3"        75       2430        diámetro. En el cálculo de la
SOBRE 3/8"      9.5      6740        cantidad total (22460 gr) de
                                     material no se incluye el que posee
BAJO 3/8"       9.5     15720        diámetro mayor a 3”.
TOTAL                   22460
Ejemplo ilustrativo. Cont…
                                                        Se debe construir una tabla de este tipo,
                                                        debe ir el número del tamiz, su diámetro y
                                                        el correspondiente peso retenido en cada
Tamiz      Diámetro     Pesos        %           %
  N°         [mm]        [g]      Retenido   que Pasa
                                                        uno. Este peso no esta corregido, por lo
2 1/2"        63.0                              100     tanto solo deben anotar las medidas
  2"          50.0       570        2.54       97.46    obtenidas.
1 1/2"        37.5      1820        8.10       89.36
  1"          25.0      1350        6.01       83.35    Luego para el material entre la malla 2 ½”
 3/4"         19.0       700        3.12       80.23    y 3/8”, se calculan los porcentajes
 1/2"         12.5       930        4.14       76.09
 3/8"         9.5       1370        6.10        70.0    retenidos en cada malla, con respecto al
  4         4.750        16.0       3.73       66.26    total del material (22460 gr), o sea:
  8         2.360       15.13       3.53       62.73          -para 2” el % retenido es
  10        2.000       18.26       4.26       58.47          (570/22460)*100%=2.54
  30        0.600       21.65       5.05       53.42    y así con el resto de las mallas.
  40        0.425       21.34       4.98       48.44
                                                        Posteriormente se calcula el % que pasa,
  50        0.300       14.66       3.42       45.02
 100        0.150       18.56       4.33       40.69
                                                        el cual corresponde simplemente a la resta
 200        0.075       34.03       7.94       32.75    del porcentaje de una determinada malla
                                                        con el de la malla anterior, o sea:
Residuo    Bajo # 200   174.06     40.61                malla      % ret.    % que pasa
                                                        2”         2.54      100-2.54 = 97.46
Lavado    bajo # 200     300                            1 ½”       8.1       97.46-8.1 = 89.36
                                                        Y asi hasta la malla 3/8”.
Ejemplo ilustrativo



• Debido a que bajo la malla #4 solo se hizo pasar un total de 300gr de
  material, se debe corregir este porcentaje con respecto al total de la
  muestra, por lo cual se realiza la relación:

• % retenido malla #4 = (70.0 / 300 )*16 = 3.73 %

• % retenido malla #8 = (70.0 / 300 )*15.13 = 3.53 %

• Y así sucesivamente con el resto de las mallas y luego se calcula el
  porcentaje que pasa de manera similar al anterior.
Una vez realizado los cálculos se dibuja la curva
                                                  granulométrica

                                                  ANALISIS GRANULOMETRICO


                      100

                      90
                      80

                      70

                      60
Porcentaje que pasa




                      50

                      40

                      30

                      20
                      10

                       0
                            0.0             0.1               1.0               10.0   100.0
                                                   Diámetro de partícula [mm]
A partir de la curva de distribución granulométrica, se
pueden obtener diámetros característicos tales como el
D10, D85, D60. El diámetro D se refiere al tamaño del
grano o diámetro aparente de una partícula de suelo y el
subíndice denota el porcentaje de material más fino. Por
ejemplo D10 = 0.15 mm significa que el 10 % de los granos
de la muestra son menores en diámetro que 0.15 mm. El
diámetro D10 es también llamado tamaño efectivo de un
suelo.
6. Ensayo granulométrico

Parámetros granulométricos

• Peso retenido: agregado que se queda en cada tamiz.

• % retenido: respecto a la muestra estudiada.

• % retenido acumulado: respecto a la muestra estudiada.

• % pasa: muestra que pasa por cada tamiz.
Módulo granulométrico
• Es el resultado de dividir por 100 la suma de los % retenidos acumulados de
    la serie de tamices.




•   Sirve para comparar diferentes tipos de agregados.


•   El agregado más grueso será el que tenga el MG mayor.


•   Sólo se pueden comparar agregados estudiados con la misma serie de tamices.
Curva granulométrica
• Representación gráfica de la granulometría de un
   agregado:

    - En el eje X se sitúan los diámetros de los tamices.

     - En el eje Y se sitúa los % R.A. y/o % pasante de cada
      tamiz.

•     Sirven para identificar el tipo de agregado y las fracciones
      granulométricas existentes (% retenido en cada tamiz).
Curva granulométrica

• Tipos de granulometrías:

- Continua: Existen todos los tamaños.

- Discontinua: Faltan tamaños intermedios.

- Semi-continua: Hay pocos tamaños intermedios.

- Interferida: Exceso de tamaños intermedios.
7. Ensayos en el concreto
7.1 Prueba del “cono de Abrams” para medir el
  asentamiento de la mezcla del concreto.

• El asentamiento se relaciona con la cantidad de
  agua de la mezcla. Mientras mayor sea el
  asentamiento mas fluida es la mezcla.

• La fluidez indica consistencia y plasticidad, se
  mide valores de asentamiento.

• Asentamiento recomendable: entre10 y12 cm.
7. Ensayos en el concreto
PROCEDIMIENTO PARA LA
PRUEBA                         DEL
ASENTAMIENTO.
1º El cono se coloca en superficie
lisa, horizontal, no absorbente
2º Humedecer interior
3º Llenar con muestra de concreto
vaciando en 3 capas. Cada capa
tendrá un espesor de 1/3 de la
altura del cono.
4. Con una barra de acero de
60cm de largo diámetro 3/8 de
pulgada se va compactando cada
capa con 25 golpes en todo su
espesor         y       distribuidos
uniformemente en toda el área de
la capa.
4º Se llena por exceso hasta el
borde superior.
7. Ensayos en el concreto

5º La operación de llenado
 debe completarse en 2
 minutos.


6º Se alza el molde e
 inmediatamente se determina
 diferencia entre altura del
 molde y altura promedio del
 del cono deformado


Si presenta falla o corte con
separación de masa, se
 rechaza ensayo y se repite de
 nuevo.
7. Ensayos en el concreto
7.2 Ensayo de resistencia a compresión del concreto (Norma
   COVENIN 338)
1º Limpiar molde, aceitarlo
2º Tomar muestras para 2 cilindros mínimo evitando transportarlos antes de 20
    horas.
3º Llenado de moldes y compactación de mezclas: 2 capas si se usa vibrador
    (asentamiento menor a 2,5 cm), 3 capas si se usa barra (asentamiento mayor de
    2,5). Preferible usar método de compactación utilizado en la obra)
7. Ensayos en el concreto
4º Curado de cilindros: cubrir
con plástico, en sombra, mojar o
sumergir en agua.

5º Retirar los moldes entre 20 y
48 horas después y almacenar
hasta el ensayo

Los ensayos pueden ser en obra
o laboratorio entre los 7 y 28
días. Si hay que transportarlos
debe ser 2 días antes del ensayo
en cajas cubiertas de arena
húmeda u otro material para
evitar vibraciones y golpes.
7. Ensayos en el concreto
6º Realización del ensayo.
Se coloca capa remate en la parte superior con mortero 1:2 de espesor 6,2 cm.
Se colocan los cilindros en la máquina, centrados y comprimidos.
7. Ensayos en el concreto
Se aplica las cargas progresivamente y se registra los valores de resistencia a
compresión (kg/cm2). La resistencia a compresión es igual al cociente entre la
carga máxima y el área de la sección media del cilindro.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

1. Selección de componentes de la mezcla
2. Diseño teórico de la mezcla
3. Ajustes prácticos del diseño teórico
4. Mezclado
5. Transporte
6. Colocación: vaciado o proyectado
7. Compactación
8. Curado
9. Desencofrado
10. Mantenimiento
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

1º Selección de componentes de la mezcla: Se definen
  las propiedades de los componentes.


2º Diseño teórico de la mezcla: Con el “Método de diseño
  de mezclas de concreto” se determinan las cantidades
  (dosificación) de los componentes en función a la resistencia
  mecánica, trabajabilidad, durabilidad y economía precisas para
  cada caso en particular. La calidad final está influenciada por el
  diseño de la mezcla.


3º Ajustes prácticos del diseño teórico:            Se deben
  garantizar las calidades y cantidades definidas en el diseño
  teórico.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO
4ª Mezclado:           La pasta debe cubrir todas la partículas de agregado
   garantizando una mezcla homogénea, de trabajabilidad adecuada y resistencia
   prevista en el diseño.

  La tecnología dependerá del volumen de producción en obra:

 Poco volumen: a mano, máquinas mezcladoras sencillas.

 Alto volumen: en planta instalada en obra o premezclado comercial..

 Se debe escoger adecuadamente el sitio de mezclado.

 Se deben almacenar cuidadosamente los componentes.

Las máquinas deben estar niveladas, limpias y probadas con anterioridad.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

5. Transporte del concreto fresco recién salido de la
  mezcladora al encofrado donde se va a colocar.

  Puede ser en tobos, carretillas, tubos, elevadores, torres grúas, camión de
  volteo, cintas transportadoras, equipos de bombeo.

    Debe ser con el mínimo de operaciones y tiempo para preservar
  homogeneidad.

    Debe evitarse segregación de componentes de la mezcla, pérdida o
  aumento de humedad, asentamiento de agregados gruesos al fondo.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

6 Colocación del concreto.

  De acuerdo a la estructura a construir, generalmente se usan encofrados de madera,
  plástico o metal u otros de menor uso como cartón piedra, concreto endurecido.

  La colocación debe ser en capas sucesivas.

  Los encofrados requieren especial cuidado en su forma, resistencia, estabilidad y rigidez
  para soportar peso del concreto sin deformaciones, así como en limpieza y lubricación.

  Se deben untar con aceite o mojarlos antes de la colocación para evitar absorción de
   agua de la mezcla.

  El número y distribución de los puntales en elementos horizontales se calculan para
  garantizar estabilidad.

  La colocación también puede ser proyectada sobre la armadura. Ejemplo: muros de
  contención tipo “pantallas de concreto proyectado”
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO
7. Compactación.
   Para eliminar presencia de vacíos en el concreto que pueden reducir resistencia y
  durabilidad. La compactación favorece adherencia con acero entre agregados y pasta, entre
  sucesivas capas de concreto, un acabado superficial uniforme sin oquedades. Para la
  compactación e utilizan barras de acero o vibradores eléctricos.

  Si es necesario, se deben disponer varios vibradores, con tamaño acorde a la pieza vaciada, y
  volumen a compactar.

  Es preferible vibrar en muchos sitios pero separados 50 cm. El exceso de vibración produce
  segregación

  El tiempo es entre 5 y 15 segundos, se suspende al formarse película de agua y cemento.

 No se deben compactar capas mayores de 60 cm y penetrar mas de 10 cm en la capa inferior

   No se deben tocar las armaduras ni encofrados, ni los ductos de tensado del acero en el
  concreto precomprimido.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO

8. Curado de los elementos vaciados.
• Para evitar evaporación de agua de la mezcla, lo cual
   afecta la resistencia y calidad del concreto porque le
   produce grietas, desmejora apariencia, reduce
   durabilidad.

• El curado se inicia poco antes de media hora del
  vaciado, por un período de 2 o 4 días dependiendo de
  la pieza.

• Los elementos se cubren con sacos de cemento
  mojados o con plásticos.
FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO


9. Desencofrado de los elementos vaciados ya endurecidos.
         Lapsos mínimos (días) de tiempo para desencofrar

    Tipo de         Vigas, pilares y   Losas con      Losas con    Vigas con
    cemento             muros          L< 3,00m    3,0m < L < 5m   L>6m



 Portland tipo I           2               6            12          2,5 * L


 Portland de alta
 resistencia.              1               2            6          1,10 * L

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Ensayos materiales construcción

  • 1. ENSAYO DE MATERIALES • Definición: Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas y químicas de un material para comprobar si cumple o no los estándares establecidos y decidir si se usa o no en obra. • Tipos de ensayos: Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos: 2.1 Ensayos destructivos. La parte de material que es sometida a ensayo se destruye y, normalmente, se desecha. Ensayos destructivos típicos son el ensayo a tracción del que se obtiene la curva de comportamiento del material, el de compresión y el de torsión, para caracterizar mecánicamente el sólido.
  • 2. ENSAYO DE MATERIALES 2.2 Ensayos no destructivos (nondestructive testing). Se denomina ensayo no destructivo a toda prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. La porción de material que se somete a ensayo no se rompe (es demasiado caro romper para comprobar un número de veces que asegure que se cumple los estándares). El material ensayado puede ser usado en obra. Los ensayos no destructivos son muy importantes en los controles de calidad. Ensayos no destructivos típicos son los ultrasonidos, para encontrar grietas profundas, el ensayo con corrientes, para medir a través de las corrientes inducidas el espesor de la pintura en una superficie, y el de campo magnético, que permite a simple vista encontrar grietas superficiales muy pequeñas.
  • 3. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN 3.1 Definiciones: 3.1.1 Geotecnia: Conjunto de técnicas que permiten conocer el suelo para utilizarlo como material de construcción. Como material: En caminos, diques, canales, etc. Como soporte de estructuras: En cimentaciones de edificaciones Técnicas utilizadas: a) Compactación de suelo: Relación Densidad/Humedad, resistencia, permeabilidad. b) Gradación: Ensayo granulométrico. c) Clasificación de suelos. d) Ensayos de penetración: Resistencia e) Ensayo de desgaste. Ensayo con la máquina de los Ángeles. f) Consistencia y plasticidad: Límites de Atterberg.
  • 4. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont.. 3.1.2 Densificación de suelo: Incremento de la densidad del suelo debido a la disminución de su espacio poroso. Puede ocurrir de dos maneras: a) Consolidación: Proceso natural de disminución del volumen de poros de un suelo. b) Compactación: Proceso provocado por la acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse entre sí de forma que aumente la densidad. Beneficios de la compactación: h) Aumenta la capacidad del suelo para soportar cargas. i) Impide el hundimiento del suelo. j) Reduce la penetración del agua. k) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo.
  • 5. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont.. 3.1.3 Relación Densidad – Humedad. Si a un suelo seco, de volumen Vi, se le aplica cierta cantidad de energía, su volumen se reduce a V1. Si al mismo suelo seco de volumen Vi se le aplica cierta cantidad de agua y luego se aplica energía (se compacta), su volumen se reduce a V2 de tal manera que: V2 < V1 < Vi Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas, facilitando el desplazamiento entre ellas y, en consecuencia, disminuye el espacio de poros del suelo.
  • 6. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont.. Si a un suelo seco se le agrega agua y se aplica energía, en forma sucesiva, se comprueba que al ir aumentando la humedad del suelo y compactándolo, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto máximo para el par densidad seca máxima-humedad, a partir del cual un aumento de la humedad no supone mayor densidad seca, sino al contrario una disminución de ésta. Para cada suelo existe un contenido de humedad que proporciona la máxima densidad seca. A dicho contenido de humedad se le denomina humedad óptima y es el que se debe utilizar en obra cuando se va a compactar un suelo.
  • 7. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… Representación gráfica de la relación Densidad/Humedad.
  • 8. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… 3.2 Ensayo PROCTOR. Proctor, en 1933, desarrolló un ensayo mediante el cual demostró que la humedad óptima para la compactación de un suelo está entre un 90% y 95% de la humedad de saturación del suelo. Todas las curvas densidad/humedad tienen como envolvente la curva de saturación del suelo. El ensayo Proctor tiene dos variantes: a) El ensayo Proctor normal (PN) b) El ensayo Proctor Modificado (PM)
  • 9. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… Ensayo Proctor Normal (PN). Se usa un molde cilíndrico de 102 mm de diámetro y 122,4 mm de altura. Se rellena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 20 mm, en tres capas sucesivas, añadiéndo una cantidad de agua conocida. A cada capa se le aplican 25 golpes con un martillo de 2,5 Kg que se deja caer desde una altura de 30,5 cm.
  • 10. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… Ensayo Proctor Normal (cont…) Conocidos la tara del molde, el peso total del molde, el peso del suelo y el de agua, se deseca el conjunto y se obtiene el peso seco y la densidad seca para la humedad añadida. Se repite la operación las veces que sean necesarias para obtener suficientes valores y elaborar la curva Densidad/Humedad.
  • 11. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… Ensayo Proctor Modificado (PM): El procedimiento es el mismo que en el PN, pero varían las dimensiones del equipo. Se utiliza un molde cilíndrico de 152,5 mm de diámetro y una altura de 127 mm, el cual se llena con la fracción de suelo pasante por el tamiz de 30 mm, en cinco capas sucesivas. A cada capa se la aplica 55 golpes con un martillo de 4,50 Kg, dejándolo caer de 45,7 cm de altura.
  • 12. 3. ENSAYOS DE SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. Cont… En general; el conocimiento de la condición de densidad de un suelo es importante por su aplicabilidad en aspectos relacionados con el movimiento de tierra, tales como: c) Excavación en préstamo. d) Relleno impermeable en terraplén. e) Transporte de materiales. Al respecto se pueden establecer los factores siguientes: Factor de esponjamiento (Fes): Fe = [(Pp/Ps) – 1]*100 Factor de encogimiento (Fen): Fen = [1 – (Pp/pt)]* 100 Pp = peso unitario de material en préstamo (Kg/m3) Ps = peso unitario del material suelto (Kg/m3). Pt = peso unitario del material en terraplén compactado (Kg/m3).
  • 13. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. a) Clasificación de materiales (Pruebas geotécnicas de clasificación). a.1) Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se distribuye el material que pasa el tamiz de 3”. El suelo es fino cuando mas del 50% pasa el tamiz Nº 200. Si no es así, el material es granular.
  • 14. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont… Según el SUCS, los suelos granulares se designan con los siguientes símbolos: Prefijos: G = Grava: El 50% o más es retenido en el tamiz Nº 4. S = Arena: Si más del 50% pasa el tamiz Nº 4. Sufijos: W = Bien gradado P = Mal gradado M = Limoso C = Arcilloso Los suelos finos se designan con los símbolos siguientes: Prefijos: M = Limo C = Arcilla O = Orgánico Sufijos: L = Baja plasticidad H = Alta plasticidad
  • 15. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont… Nombres típicos de los materiales (Suelos): Grupo Nombre típico: GW: Grava bien gradada, mezclas gravosas, poco o ningún fino. GP: Grava mal gradada, mezclas grava-arenas, poco o ningún fino. GM: Grava limosa, mezclas grava, arena, limo. GC: Grava arcillosa, mezclas grava – arena arcillosa. SW: Arena bien gradada. SP: Arena mal gradada, arenas gravosas, poco o ningún fino. SM: Arenas limosas, mezclas arena – limo. SC: Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla. ML: Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas. CL: Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras. OL: Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad. MH: Limos inorgánicos, Suelos limosos o arenosos finos micáceos, suelos elásticos. CH: Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas. OH: Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos. Pt: Turba y otros suelos altamente orgánicos.
  • 16. Grupo Atributos Aptitudes según usos GW +++ +++ +++ +++ Mantos de presas, terraplenes, erosión de canales. GP ++ +++ ++ +++ Mantos de presas y erosión de canales. GM ++ d ++ +++ Cimentaciones con flujo de agua. GC ++ b + ++ Núcleos de presas, revestimiento de canales. SW +++ ++ +++ +++ Terraplenes y cimentaciones con poco flujo. SP m ++ ++ ++ Diques y terraplenes de suave talud. SM m d ++ + Cimentaciones con flujo, presas homogéneas. SC ++ b + + Revestimiento de canales, capas de pavimento. ML m d m m Inaceptable en pavimentos, licuable. CL + b m m Revestimiento de canales, pero es erodable. OL m d b m No recomendable, máximo si hay agua. MH b d d mb Inaceptable en cimentaciones o bases (hinchable). CH b b b mb Inaceptable en cimentaciones (hinchable) OH b b b mb Inaceptable en cimentaciones o terraplenes. Significado de los símbolos de los atributos: Resistencia al corte tratamiento en obra +++ Sobresaliente ++ Muy alto Compresibilidad Permeabilidad Características + Alto fundamentales Facilidad de m Moderado d Deficiente b Bajo mb Muy bajo
  • 17. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont… a. Clasificación de materiales (Proebas geotécnicas de identificación). Cont… a.2 Sistema de clasificación de la AASHTO (American Association of State Highway Officials) Este sistema es de uso adecuado para la construcción de vías. Los grupos de suelo son 7, subdivididos en 5 mas para llegar a 12. a. 2.1 Gruesos granulares: El 35% o menos pasa el tamiz Nº 200 y comprende: A-1, Si menos del 20% pasa el T- 200 y menos del 50% pasa el T-40, pero en el pasante por el 40 el índice de plasticidad (IP) es menor a 6% A-2, Si menos del 35% pasa el tamiz 200, (limoso o arcilloso), y el material no cumple con A-1 ni con A-3. A-3, si menos del 10% pasa el tamiz 200 y 51% o más pasa el T-40, pero si el pasante por el 40 (P40) no es plástico.
  • 18. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont… a.1 Clasificación de materiales. a.2.2 Suelos finos granulares (grupo limo y arcilla): Más del 35% pasa el T- 200. A-4, si el IP < 10 (limo) y el LL < 40%. A-5, Si el IP < 10 (limo) y el LL > 45% A-6, Si el IP > 11 (Arcilla) y el LL < 40% A-7, Si el IP > 11 (Arcilla) y el LL > 41% En consecuencia: A-1 = cascajo y arena; A-3 = arena fina; A-2 = Cascajo y arenas limosas o arcillosas. A-4 y A-5 suelos limosos, y A-6 y A-7 suelos arcillosos. A-1 y A-3 son suelos excelentes y buenos, A-2 buenos y moderados, y A-6 y A-7 son suelos de moderados a pobres.
  • 19. 3.3 Clasificación de suelos para la construcción. Cont… Grupo de suelos Permeabilidad Cambios de Terraplenes pavimentos Capilaridad Elasticidad Sub bases Escala de valoración Bases de volumen A-1 b mb d d ++ ++ ++ +++ Sobresaliente A-2 d ++ + m d m + ++ Muy alto A-3 + d b d + + + + Alto A-4 d + + +++ d d + m Moderado A-5 d m ++ +++ mb d b d Deficiente A-6 mb d ++ ++ b b d b Bajo A-7 b m ++ ++ b b b mb Muy bajo
  • 20. 3.4 ENSAYO CBR (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) El ensayo CBR mide la carga necesaria para penetrar un pistón, de 19,35 cm2 a una velocidad previamente fijada (1,27 mm/min), en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro días (condición de humedad más desfavorable) y de haber medido su hinchamiento. Se mide la carga necesaria para que penetre el pistón hasta 2.54 mm y hasta 5,08 mm.
  • 21. 3.4 ENSAYO CBR . Cont… (California Bearing Ratio: Ensayo de Relación de Soporte de California) La finalidad de este ensayo, es determinar la capacidad de soporte (CBR) de suelos y agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de compactación variables. Sirve para evaluar la calidad relativa del suelo para sub-rasante, sub-base y base de pavimentos. El ensayo mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas, permitiendo obtener un (%) de la relación de soporte.
  • 22. 3.4 ENSAYO CBR. Cont… La expresión que define al CBR, es la siguiente: CBR = (carga unitaria del ensayo / carga unitaria patrón) * 100 De la ecuación se puede ver que el número CBR, es un porcentaje de la carga unitaria patrón. En la práctica la relación se presenta simplemente por el número entero.
  • 23. Valores de carga unitaria patrón que deben utilizarse en la ecuación CBR Penetración carga unitaria patrón mm Pulg Mpa Kg/cm2 psi 2,54 0,1 6,90 70,00 1000 5,08 0,2 10,30 105,00 1500 7,62 0,3 13,10 133,00 1900 10,16 0,4 15,80 162,00 2300 12,70 0,5 17,90 183,00 2600
  • 24. Clasificación de suelos para vialidad de acuerdo al valor de CBR CBR Clasificación general Usos 0–3 Muy Pobre Subrasante 3–7 Pobre a regular Subrasante 7 – 20 Regular Sub-base 20 – 50 Bueno Base, sub-base > 50 Excelente Base
  • 25. 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
  • 26. 3.5 Ensayos de caracterización de suelos expansivos. 1 Ensayo de expansión. Se emplea el método de doble odómetro, el cual consiste en ensayar probetas representativas del suelo arcilloso mediante ciclos de cargas en fases de Compresibilidad-Expansión-Consolidación. 2 Identificación del mineral arcilloso. Se emplea el ensayo Azul de Methyleno, el cual permite medir la capacidad de adsorción iónica de los suelos ante presencia de azul de methyleno, con la finalidad de caracterizar la fracción arcillosa del suelo globalmente por correlación con la superficie específica. 3 Ensayo de límite de contracción. Permite medir el contenido de humedad a partir del cual no hay cambio de volumen en la arcilla.
  • 27. 3.6 Ensayo de caracterización del material dispersivo • Prueba de flujos (Ensayo Pinhole). Mide la dispesividad de las arcillas. Para ello se hace una perforación de 1 mm de diámetro y 1 pulgada de longitud, por la cual se hace fluir el agua para observar su color y velocidad a la salida, registrándose el diámetro de la perforación después del ensayo. El objetivo es simular una fuga en una tubificación de una presa de tierra. • Análisis granulométrico.
  • 28. 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe 2
  • 29. 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
  • 30. 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
  • 31. 4 Determinación de calidad de suelo para fabricar adobe
  • 32. 5. Ensayo de agregado grueso 5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Proporciona un coeficiente (%) que cuantifica la friabilidad de un material grueso. La friabilidad es la facilidad que tiene un material grueso de desintegrarse bajo la acción de una presión. El método consiste en analizar granulometricamente un agregado grueso, preparando una muestra de material que se somete a abración en la máquina de Los Ángeles y expresar la pérdida de material o desgaste como el porcentaje de pérdida de masa de la muestra respecto a su masa inicial. Se necesitan de 2,50 a 5 Kg de material, lavado y secado, de granulometría conocida.
  • 33. 5. Ensayo de agregado grueso 5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont… Una vez lavada y secada la muestra, se pesa y a continuación se pasa por la centrifugadora (máquina de Los Ángeles), conjuntamente con unas bolas de acero, haciéndola girar a 30 rpm durante 500 vueltas (16 min y 40 seg.) Una vez desgastada y lavada, se vuelve a pasar la muestra por los tamices de 2,50mm y 1,6 mm y la diferencia de peso inicial y final dará la cantidad de muestra que se ha perdido, lo cual indicará el desgaste de los materiales.
  • 34. 5. Ensayo de agregado grueso 5.1 Ensayo de desgaste (Ensayo de Los Ángeles). Cont… El valor de desgaste se obtiene mediante la expresión: D = (Peso inicial – Peso final)/Peso inicial * 100. Valores de D iguales o menores a 20 indican que el material es resistente al desgaste. Valores de D alrededor de 50 indican que el material es de baja resistencia al desgaste. No se deben aceptar materiales con valores de D > 35.
  • 35. 5. Ensayo de agregado grueso Máquina de Los Ángeles: c) Tambor de acero de 710 ± 6 mm de diámetro interno y de 510 ± 6 mm de longitud interior. b) En su interior lleva una aleta de acero a lo largo del cilindro con una anchura de 90 ± 6 mm. g) Velocidad de giro: 30 a 33 rpm. h) Un juego de esferas de acero (6 a 12) de 45 a 50 mm de diámetro, con 440 ± 50 g cada una.
  • 36. 6. Ensayo granulométrico Granulometría de un agregado. • Es el estudio de los tamaños y proporciones de los granos que constituyen el agregado. • Se analiza utilizando series de tamices normalizados con diferentes pasos de malla (Cada uno con un paso de malla de la mitad del anterior) • Cada tamiz retiene los granos de agregado de diámetro contenido entre su paso de malla y el anterior. • Existen una serie normalizada de tamices (en mm).
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  • 38. Procedimiento y Cálculos 1 Pasar la muestra de suelo (5000 g) por la malla 3/8” y separar del material que pasa esa malla. 2 Pasar el material retenido por las mallas 3”, 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, ¾”, ½” y 3/8” y pesar las porciones de material retenido. 3 Mezclar homogéneamente el material que pasó por la malla 3/8” y tomar una muestra representativa ( 300gr). 4 Colocar la muestra obtenida en etapa (3) sobre la malla # 200 y lavar el material, utilizando agua común, a través de la malla hasta que el agua que pasa a través del tamiz mantenga su transparencia. 5 Verter cuidadosamente el residuo, en un recipiente desecador y permitirle sedimentar por un período de tiempo suficiente hasta lograr que el agua en la parte superficial de la suspensión se vuelva transparente, eliminar esta agua transparente y colocar el recipiente con la suspensión suelo y agua remanentes en el horno para secado. 6 Al día siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno (en caso de no haber realizado el lavado anteriormente indicado, omitir esta etapa). 7 Finalmente, pasar la muestra (lavada y seca ) por las mallas # 4 a la # 200, registrando el peso retenido en cada malla.
  • 39. Ejemplo ilustrativo Material Diámetro Pesos Esta es la separación de los [mm] [g] materiales sobre 3/8” y bajo este SOBRE 3" 75 2430 diámetro. En el cálculo de la SOBRE 3/8" 9.5 6740 cantidad total (22460 gr) de material no se incluye el que posee BAJO 3/8" 9.5 15720 diámetro mayor a 3”. TOTAL 22460
  • 40. Ejemplo ilustrativo. Cont… Se debe construir una tabla de este tipo, debe ir el número del tamiz, su diámetro y el correspondiente peso retenido en cada Tamiz Diámetro Pesos % % N° [mm] [g] Retenido que Pasa uno. Este peso no esta corregido, por lo 2 1/2" 63.0 100 tanto solo deben anotar las medidas 2" 50.0 570 2.54 97.46 obtenidas. 1 1/2" 37.5 1820 8.10 89.36 1" 25.0 1350 6.01 83.35 Luego para el material entre la malla 2 ½” 3/4" 19.0 700 3.12 80.23 y 3/8”, se calculan los porcentajes 1/2" 12.5 930 4.14 76.09 3/8" 9.5 1370 6.10 70.0 retenidos en cada malla, con respecto al 4 4.750 16.0 3.73 66.26 total del material (22460 gr), o sea: 8 2.360 15.13 3.53 62.73 -para 2” el % retenido es 10 2.000 18.26 4.26 58.47 (570/22460)*100%=2.54 30 0.600 21.65 5.05 53.42 y así con el resto de las mallas. 40 0.425 21.34 4.98 48.44 Posteriormente se calcula el % que pasa, 50 0.300 14.66 3.42 45.02 100 0.150 18.56 4.33 40.69 el cual corresponde simplemente a la resta 200 0.075 34.03 7.94 32.75 del porcentaje de una determinada malla con el de la malla anterior, o sea: Residuo Bajo # 200 174.06 40.61 malla % ret. % que pasa 2” 2.54 100-2.54 = 97.46 Lavado bajo # 200 300 1 ½” 8.1 97.46-8.1 = 89.36 Y asi hasta la malla 3/8”.
  • 41. Ejemplo ilustrativo • Debido a que bajo la malla #4 solo se hizo pasar un total de 300gr de material, se debe corregir este porcentaje con respecto al total de la muestra, por lo cual se realiza la relación: • % retenido malla #4 = (70.0 / 300 )*16 = 3.73 % • % retenido malla #8 = (70.0 / 300 )*15.13 = 3.53 % • Y así sucesivamente con el resto de las mallas y luego se calcula el porcentaje que pasa de manera similar al anterior.
  • 42. Una vez realizado los cálculos se dibuja la curva granulométrica ANALISIS GRANULOMETRICO 100 90 80 70 60 Porcentaje que pasa 50 40 30 20 10 0 0.0 0.1 1.0 10.0 100.0 Diámetro de partícula [mm]
  • 43. A partir de la curva de distribución granulométrica, se pueden obtener diámetros característicos tales como el D10, D85, D60. El diámetro D se refiere al tamaño del grano o diámetro aparente de una partícula de suelo y el subíndice denota el porcentaje de material más fino. Por ejemplo D10 = 0.15 mm significa que el 10 % de los granos de la muestra son menores en diámetro que 0.15 mm. El diámetro D10 es también llamado tamaño efectivo de un suelo.
  • 44. 6. Ensayo granulométrico Parámetros granulométricos • Peso retenido: agregado que se queda en cada tamiz. • % retenido: respecto a la muestra estudiada. • % retenido acumulado: respecto a la muestra estudiada. • % pasa: muestra que pasa por cada tamiz.
  • 45. Módulo granulométrico • Es el resultado de dividir por 100 la suma de los % retenidos acumulados de la serie de tamices. • Sirve para comparar diferentes tipos de agregados. • El agregado más grueso será el que tenga el MG mayor. • Sólo se pueden comparar agregados estudiados con la misma serie de tamices.
  • 46. Curva granulométrica • Representación gráfica de la granulometría de un agregado: - En el eje X se sitúan los diámetros de los tamices. - En el eje Y se sitúa los % R.A. y/o % pasante de cada tamiz. • Sirven para identificar el tipo de agregado y las fracciones granulométricas existentes (% retenido en cada tamiz).
  • 47. Curva granulométrica • Tipos de granulometrías: - Continua: Existen todos los tamaños. - Discontinua: Faltan tamaños intermedios. - Semi-continua: Hay pocos tamaños intermedios. - Interferida: Exceso de tamaños intermedios.
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  • 52. 7. Ensayos en el concreto 7.1 Prueba del “cono de Abrams” para medir el asentamiento de la mezcla del concreto. • El asentamiento se relaciona con la cantidad de agua de la mezcla. Mientras mayor sea el asentamiento mas fluida es la mezcla. • La fluidez indica consistencia y plasticidad, se mide valores de asentamiento. • Asentamiento recomendable: entre10 y12 cm.
  • 53. 7. Ensayos en el concreto PROCEDIMIENTO PARA LA PRUEBA DEL ASENTAMIENTO. 1º El cono se coloca en superficie lisa, horizontal, no absorbente 2º Humedecer interior 3º Llenar con muestra de concreto vaciando en 3 capas. Cada capa tendrá un espesor de 1/3 de la altura del cono. 4. Con una barra de acero de 60cm de largo diámetro 3/8 de pulgada se va compactando cada capa con 25 golpes en todo su espesor y distribuidos uniformemente en toda el área de la capa. 4º Se llena por exceso hasta el borde superior.
  • 54. 7. Ensayos en el concreto 5º La operación de llenado debe completarse en 2 minutos. 6º Se alza el molde e inmediatamente se determina diferencia entre altura del molde y altura promedio del del cono deformado Si presenta falla o corte con separación de masa, se rechaza ensayo y se repite de nuevo.
  • 55. 7. Ensayos en el concreto 7.2 Ensayo de resistencia a compresión del concreto (Norma COVENIN 338) 1º Limpiar molde, aceitarlo 2º Tomar muestras para 2 cilindros mínimo evitando transportarlos antes de 20 horas. 3º Llenado de moldes y compactación de mezclas: 2 capas si se usa vibrador (asentamiento menor a 2,5 cm), 3 capas si se usa barra (asentamiento mayor de 2,5). Preferible usar método de compactación utilizado en la obra)
  • 56. 7. Ensayos en el concreto 4º Curado de cilindros: cubrir con plástico, en sombra, mojar o sumergir en agua. 5º Retirar los moldes entre 20 y 48 horas después y almacenar hasta el ensayo Los ensayos pueden ser en obra o laboratorio entre los 7 y 28 días. Si hay que transportarlos debe ser 2 días antes del ensayo en cajas cubiertas de arena húmeda u otro material para evitar vibraciones y golpes.
  • 57. 7. Ensayos en el concreto 6º Realización del ensayo. Se coloca capa remate en la parte superior con mortero 1:2 de espesor 6,2 cm. Se colocan los cilindros en la máquina, centrados y comprimidos.
  • 58. 7. Ensayos en el concreto Se aplica las cargas progresivamente y se registra los valores de resistencia a compresión (kg/cm2). La resistencia a compresión es igual al cociente entre la carga máxima y el área de la sección media del cilindro.
  • 59. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 1. Selección de componentes de la mezcla 2. Diseño teórico de la mezcla 3. Ajustes prácticos del diseño teórico 4. Mezclado 5. Transporte 6. Colocación: vaciado o proyectado 7. Compactación 8. Curado 9. Desencofrado 10. Mantenimiento
  • 60. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 1º Selección de componentes de la mezcla: Se definen las propiedades de los componentes. 2º Diseño teórico de la mezcla: Con el “Método de diseño de mezclas de concreto” se determinan las cantidades (dosificación) de los componentes en función a la resistencia mecánica, trabajabilidad, durabilidad y economía precisas para cada caso en particular. La calidad final está influenciada por el diseño de la mezcla. 3º Ajustes prácticos del diseño teórico: Se deben garantizar las calidades y cantidades definidas en el diseño teórico.
  • 61. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 4ª Mezclado: La pasta debe cubrir todas la partículas de agregado garantizando una mezcla homogénea, de trabajabilidad adecuada y resistencia prevista en el diseño. La tecnología dependerá del volumen de producción en obra: Poco volumen: a mano, máquinas mezcladoras sencillas. Alto volumen: en planta instalada en obra o premezclado comercial.. Se debe escoger adecuadamente el sitio de mezclado. Se deben almacenar cuidadosamente los componentes. Las máquinas deben estar niveladas, limpias y probadas con anterioridad.
  • 62. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 5. Transporte del concreto fresco recién salido de la mezcladora al encofrado donde se va a colocar. Puede ser en tobos, carretillas, tubos, elevadores, torres grúas, camión de volteo, cintas transportadoras, equipos de bombeo. Debe ser con el mínimo de operaciones y tiempo para preservar homogeneidad. Debe evitarse segregación de componentes de la mezcla, pérdida o aumento de humedad, asentamiento de agregados gruesos al fondo.
  • 63. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 6 Colocación del concreto. De acuerdo a la estructura a construir, generalmente se usan encofrados de madera, plástico o metal u otros de menor uso como cartón piedra, concreto endurecido. La colocación debe ser en capas sucesivas. Los encofrados requieren especial cuidado en su forma, resistencia, estabilidad y rigidez para soportar peso del concreto sin deformaciones, así como en limpieza y lubricación. Se deben untar con aceite o mojarlos antes de la colocación para evitar absorción de agua de la mezcla. El número y distribución de los puntales en elementos horizontales se calculan para garantizar estabilidad. La colocación también puede ser proyectada sobre la armadura. Ejemplo: muros de contención tipo “pantallas de concreto proyectado”
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  • 67. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 7. Compactación. Para eliminar presencia de vacíos en el concreto que pueden reducir resistencia y durabilidad. La compactación favorece adherencia con acero entre agregados y pasta, entre sucesivas capas de concreto, un acabado superficial uniforme sin oquedades. Para la compactación e utilizan barras de acero o vibradores eléctricos. Si es necesario, se deben disponer varios vibradores, con tamaño acorde a la pieza vaciada, y volumen a compactar. Es preferible vibrar en muchos sitios pero separados 50 cm. El exceso de vibración produce segregación El tiempo es entre 5 y 15 segundos, se suspende al formarse película de agua y cemento. No se deben compactar capas mayores de 60 cm y penetrar mas de 10 cm en la capa inferior No se deben tocar las armaduras ni encofrados, ni los ductos de tensado del acero en el concreto precomprimido.
  • 68. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 8. Curado de los elementos vaciados. • Para evitar evaporación de agua de la mezcla, lo cual afecta la resistencia y calidad del concreto porque le produce grietas, desmejora apariencia, reduce durabilidad. • El curado se inicia poco antes de media hora del vaciado, por un período de 2 o 4 días dependiendo de la pieza. • Los elementos se cubren con sacos de cemento mojados o con plásticos.
  • 69. FASES DE FABRICACIÓN DEL CONCRETO 9. Desencofrado de los elementos vaciados ya endurecidos. Lapsos mínimos (días) de tiempo para desencofrar Tipo de Vigas, pilares y Losas con Losas con Vigas con cemento muros L< 3,00m 3,0m < L < 5m L>6m Portland tipo I 2 6 12 2,5 * L Portland de alta resistencia. 1 2 6 1,10 * L