guías de laboratorio del área de suelos joan sebastián suárez

GUÍAS DE LABORATORIO DEL ÁREA DE SUELOS
JOAN SEBASTIÁN SUÁREZ VALBUENA
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2013
GUÍAS DE LABORATORIO DEL ÁREA DE SUELOS
JOAN SEBASTIÁN SUÁREZ VALBUENA
Trabajo de grado para optar al título de
Ingeniero Civil
Director
ÁLVARO ENRIQUE RODRÍGUEZ PÁEZ
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2013
Nota de aceptación
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Director de Investigación
Ing. Álvaro Enrique Rodríguez Páez
______________________________________
Asesor Metodológico
Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas
______________________________________
Jurado
Bogotá D.C., diciembre de 2013
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a:
Su familia, porque gracias a su apoyo, pudo lograr esta meta tan anhelada.
La Universidad Católica de Colombia, Facultad de Ingeniería, por haberle
permitido ontener los conocimientos y formación necesaria para ser un excelente
profesional.
Álvaro Enrique Rodríguez Páez, Ingeniero Civil, quien con sus orientaciones logró
sacar lo mejor de mí para presentar un aporte para los futuros ingenieros.
Los compañeros de estudio, porque de ellos aprendió a tranbajar en equipo y
compatir experiencias enriquecedoras para su vida.
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCION
8
1.
ANTECEDENTES
9
2.
OBJETIVOS
10
2.1.
GENERAL
10
2.2.
ESPECÍFICOS
10
3.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
11
4.
MARCO DE REFERENCIA
12
5.
GUIAS DE LABORATORIO
14
BIBLIOGRAFÍA
16
ANEXOS
18
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A.
Guía de laboratorio
18
INTRODUCCIÓN
En el desarrollo de la vida académica se hace manifiesta la necesidad por la que
el estudiante desarrolle sus habilidades en actividades teórico-prácticas, con el
propósito de brindarle conocimientos más profundos durante el desarrollo de cada
una de las áreas de estudio, por este motivo el estudiante deberá realizar una
serie de prácticas de laboratorio que cumplirán con el propósito ya mencionado.
Una serie de dichas actividades teórico-prácticas (laboratorios), se lleva a cabo en
el área de suelos. Dicha área se compone por las asignaturas “Mecánica de
suelos y laboratorio”, “Geotecnia” y “Pavimentos y Laboratorio”, de las cuales
mecánica de suelos y pavimentos, contemplan en su programa de estudios el
desarrollo de laboratorios y de esta manera profundizar en cada conocimiento
visto en clase.
Debido a lo anterior se lleva a cabo la realización de las guías de laboratorio,
explicando de una manera clara y sencilla, el desarrollo y finalidad de cada una de
las prácticas de laboratorio que involucran las diferentes asignaturas del área de
suelos, mencionadas anteriormente y que requieren del desarrollo de laboratorios.
8
1. ANTECEDENTES
En la línea de Desarrollo Curricular, haciendo referencia al trabajo Guías de
Laboratorio de Ingeniería Civil, no se han desarrollado propuestas integrales que
abarque todos los laboratorios de este programa, sin embargo hubo un trabajo,
realizado por el Ingeniero Federico Rizzo Parra, en el área de aguas para los
laboratorios de Mecánica de Fluidos.
A pesar de esta iniciativa no ha existido ningún otro tipo de propuesta para suplir
esta necesidad en los laboratorios de Ingeniería Civil, en especial en el área de
suelos, la cual cuenta con el mayor número de prácticas de laboratorio a
desarrollar distribuidas de la siguiente manera, nueve (9) prácticas para la
asignatura “mecánica de suelos y laboratorio” y diecinueve (19) prácticas para la
asignatura “pavimentos y laboratorio”. Hasta el día de hoy los estudiantes, que
cursan estas asignaturas, en algunas ocasiones desarrollan los laboratorios y sus
informes sin tener muy claro los conceptos a aplicar.
9
2. OBJETIVOS
2.1 GENERAL
Realizar todas las guías de laboratorio para el desarrollo curricular del área de
suelos.
2.2 ESPECÍFICOS
•
Recopilar información necesaria (listado de laboratorios, normatividad) para la
elaboración de las guías de laboratorio.
•
Diseñar un formato óptimo, práctico y funcional, en el cual se explique de
manera clara en que consiste cada uno de los laboratorios a ejecutar.
•
Elaborar dentro de dicho formato, la dirección para el estudiante acerca de lo
que debe tener en cuenta para el momento en que después de la práctica de
laboratorio, sepa que debe desarrollar para su informe.
10
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Existe la necesidad del desarrollo de laboratorios a lo largo de la formación
académica para un Ingeniero Civil? Para una excelente formación de un ingeniero
civil, si es necesario que se cuente con el desarrollo laboratorios, los cuales le
permitirán no solo comprender de manera teórica los conceptos vistos en cada
una de las áreas de la ingeniería, sino que de una manera un más practica
comprender como funciona dicho concepto, permitiéndole así tener un aprendizaje
más completo y en su vida profesional sabrá con más certeza como, cuando,
porque y para que desarrollar cada uno de los estudios técnicos antes de empezar
un proyecto.
Es por esto que dentro del programa de Ingeniería Civil de la Universidad Católica
de Colombia, se plantea como requisitos académicos, el desarrollo de prácticas de
laboratorios complementarias en las asignaturas que comprenden el área de
suelos. Dichas prácticas son explicadas por parte del laboratorista en el momento
que se va a realizar la práctica, pero el estudiante no cuenta con una guía que le
explique claramente el proceso a realizar en el laboratorio. Por esta razón se debe
elaborar para cada una de las practicas una guía que le explique de manera clara
al estudiante de que trata y cuáles son los requerimientos para la ejecución de los
laboratorios.
11
4. MARCO DE REFERENCIA
A lo largo de las asignaturas que hacen parte del área de suelos se llevaran a
cabo los siguientes laboratorios:
•
Mecánica de suelos y laboratorio:
o Identificación de suelos y materiales
o Granulometría por tamizado
o Hidrómetro
o Peso específico y humedad
o Límites de consistencia (Liquido, Plástico y Consistencia)
o Permeabilidad
o Consolidación
o Corte directo
o Compresión encofinada.
•
Pavimentos y laboratorio:
o Relación de densidad vs. humedad
o Densidad en el terreno
o CBR en laboratorio
o Caracterización de productos asfalticos-Peso específico cementos asfalticos
o Caracterización de productos asfalticos-Punto de llama e ignición
o Caracterización de productos asfalticos-Punto de ablandamiento (anillo y bola)
o Caracterización de productos asfalticos-Viscosidad Saybolt Furoll
o Caracterización de productos asfalticos-Ductilidad
o Caracterización de productos asfalticos-Penetración
o Caracterización agregados pétreos-Equivalente de arena
o Caracterización agregados pétreos-Determinación azul de metileno
12
o Caracterización agregados pétreos-Micro Deval
o Caracterización agregados pétreos-Solidez o ataque a los sulfatos
o Caracterización agregados pétreos-Caras fracturadas
o Caracterización agregados pétreos-Aplanamiento y alargamiento
o Diseño Marshall-Mezclas asfálticas
o Caracterización mezclas asfálticas-Densidad Bulk
o Caracterización mezclas asfálticas-Estabilidad y flujo.
13
5. GUÍAS DE LABORATORIO
Este capítulo contempla una introducción al desarrollo de las guías de laboratorio,
las cuales se realizaron tomando como punto de partida las especificaciones de
construcción que contemplan el total de la normativa INVIAS del año 2007, en
dicho conjunto de normas INVIAS se estipula lo necesario para la ejecución de
laboratorios.
Teniendo en cuenta lo anterior se elaboró un formato practico con los aspectos
necesarios que el estudiante requiere para comprender y de esa manera llevar a
cabo las prácticas de laboratorio para el área de suelos. Los aspectos que
contiene el formato elaborado para las guías de laboratorio son:
•
Número y nombre de la práctica: este aspecto le dará al estudiante una
secuencia a seguir durante la ejecución de los laboratorios.
•
Objetivos: este aspecto le permitirá al estudiante tener una visión de la
finalidad de la práctica.
•
Aspecto teórico: por medio de este aspecto el estudiante podrá complementar
el conjunto de conceptos que se requiere para el desarrollo del laboratorio que son
explicados por el docente previamente.
•
Listado de equipos: se le presenta al estudiante un cuadro donde se pueda no
solo encontrar el nombre del equipo, sino que además puede identificarlo de
manera visual.
•
Aplicación a la ingeniería: en este punto se le enseñara al estudiante la
importancia que existe para la vida práctica y así lograr un mayor interés por parte
del estudiante en el desarrollo de la práctica.
14
•
Procedimiento: en estudiante podrá encontrar un procedimiento práctico y
completo para el desarrollo de la práctica, sin obviar ningún paso estipulado por la
normatividad.
•
Bibliografía: el estudiante podría, si es el caso, encontrar cualquier aspecto que
considere importante profundizar para un óptimo desarrollo de la práctica.
Para observar los formatos de las guías de laboratorio se puede consultar a
continuación el siguiente anexo titulado: “Guías de Laboratorio”
15
BIBLIOGRAFÍA
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Análisis granulométrico de suelos por tamizado:
I.N.V.
E
-
123
-
07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-123-07.pdf>. [Citado: 25, nov., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Compresión inconfinada en muestras de
suelos:
I.N.V.
E
-
152
-
07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-152-07.pdf>. [Citado: 18, oct., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación de suelos expansivos: I.N.V. E–
132–07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-132-07.pdf>. [Citado: 22, nov., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación del índice de colapso de un
suelo parcialmente saturado: I.N.V. E – 157 – 07. [En línea]. Disponible en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-157-07.pdf>. [Citado: 20, oct., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación del límite líquido de los suelos:
I.N.V.
E–125–07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-125-07.pdf>. [Citado: 16, nov., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Determinación en laboratorio del contenido de
agua (humedad) del suelo, roca y mezclas de suelo-agregado: I.N.V. E–122–07.
16
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-122-07.pdf>. [Citado: 22, oct., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Equivalente de arena de suelos y agregados
finos:
I.N.V.
E
-
133
-
07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-133-07.pdf>. [Citado: 23, oct., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Límite plástico e índice de plasticidad de
suelos:
I.N.V.
E
-
126
-
07.
[En
línea].
Disponible
en
Internet:
<ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma INV E-126-07.pdf>. [Citado: 22, sep., 2013].
INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Relación de soporte del suelo en el laboratorio
(CBR de laboratorio): I.N.V. E - 148 - 07. [En línea]. Disponible en Internet:
<http://www.structroad.com/files/pdfs/norma-inv-e-148-072129141847.pdf>.
[Citado: 12, nov., 2012].
JUÁREZ BADILLO, E. y RICO, A. Mecánica de suelos. 3 ed. México: U.N.A.M.,
1969. 2v.
RICO DEL CASTILLO, Alfonso. La ingeniería de suelos en la vías terrestres.
México: Limusa, 1974. 2v.
17
GUÍAS DE LABORATORIO PARA EL ÁREA DE SUELOS
Universidad Católica de Colombia
Bogotá, D. C.
2013
________________________________________________________________________________________
P ROTOCOLO
Hoy en día, más que cualquier otro momento en la historia, debido a la evolución de cada una de las
necesidades de la humanidad la ingeniera civil se ha visto desafiada por satisfacer cada una de ellas,
llevando a cabo construcciones a pequeña, mediana y gran escala; desafíos que ponen a prueba el ingenio
del hombre para enfrentarse a retos que vienen de la mano con esas necesidades, retos como por ejemplo
logísticos, intelectuales, culturales y el más importante de todos un reto frente a la naturaleza.
En el transcurrir de la historia la ingeniería civil ha sido catalogada como “el depredador de la naturaleza” ya
que cada obra civil construida en el paso del tiempo ha tenido que ver con el ataque y destrucción de la
naturaleza; acción que trae como consecuencia una reacción de la misma para recuperar lo que es suyo y el
ser humano ha tenido que aprender esto de una manera difícil. Hoy en día el reto ya no está en destruir y/o
atacar a la naturaleza, sino en poder interactuar con ella al momento de ejecutar cualquier tipo de obra civil.
Teniendo en cuenta lo anterior el ingeniero civil, toma decisión de evaluar cada uno de los aspectos
naturales antes de llevar a cabo una obra civil. Uno de ellos es el suelo ya que es el factor que determina
cómo debe iniciarse la construcción de dicha obra civil. Es por esto que se han desarrollado y
complementado técnicas para evaluar los comportamientos que puede tener el suelo a la hora de
intervenirlos.
Al ser este uno de los factores más importantes que determinan el punto de partida de cualquier obra civil,
es importante que durante la formación académica a cada ingeniero civil se le enseñe cada una de las
condiciones y formas de reaccionar más importantes que posee el suelo frente a distintas situaciones a las
que puede estar expuesto.
Pensando en esto y con el ánimo de que el estudiante y futuro ingeniero, conozca más a fondo cada una de
dichas condiciones se deben desarrollar, dentro del desarrollo de su carrera, prácticas de laboratorio donde
el estudiante aprenderá a interpretar datos que se convierten en el lenguaje que se ha creado para poder
interactuar y entender lo que el suelo puede “expresar” si se quiere intervenir para la construcción de una
obra civil.
En el desarrollo de esta cartilla se plantean algunos de los aspectos más importantes, de los que se hablaban
anteriormente, aspectos que se desarrollaran mediante ensayos y/o prácticas de laboratorio. Con la ayuda
de estas prácticas el futuro ingeniero de la Universidad Católica de Colombia, podrá tener una formación
más completa para el ejercicio de su profesión.
________________________________________________________________________________________
C ONTENIDO
Protocolo ............................................................................................................................................................ 2
MECANICA DE SUELOS Y LABORATORIO .......................................................................................................... 10
Práctica N° 1 ..................................................................................................................................................... 11
Descripción e Identificación de Suelos. ........................................................................................................ 11
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 11
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 11
3.
Equipos............................................................................................................................................ 12
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 12
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 13
Práctica N° 2 ..................................................................................................................................................... 19
Granulometría por Tamizado ....................................................................................................................... 19
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 19
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 19
3.
Equipos............................................................................................................................................ 21
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 21
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 22
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 23
Práctica N° 3 ..................................................................................................................................................... 26
Análisis Granulométrico por Hidrómetro ..................................................................................................... 26
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 26
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 26
3.
Equipos............................................................................................................................................ 27
Aparato Mezclador ................................................................................................................................... 29
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 30
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 30
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 31
Práctica N° 4 ..................................................................................................................................................... 34
Peso Específico y Humedad .......................................................................................................................... 34
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 34
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 34
3.
Equipos............................................................................................................................................ 34
________________________________________________________________________________________
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 36
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 36
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 38
Práctica N° 5 ..................................................................................................................................................... 42
Límites de Consistencia (limite plástico y limite líquido) .............................................................................. 42
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 42
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 42
3.
Equipos............................................................................................................................................ 42
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 44
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 44
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 46
Práctica N° 6 ..................................................................................................................................................... 50
Permeabilidad .............................................................................................................................................. 50
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 50
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 50
3.
Equipos............................................................................................................................................ 50
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 52
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 52
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 52
Práctica N° 7 ..................................................................................................................................................... 55
Consolidación unidimensional de los suelos. ............................................................................................... 55
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 55
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 55
3.
Equipos............................................................................................................................................ 55
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 57
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 57
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 58
Práctica N° 8 ..................................................................................................................................................... 64
Corte directo................................................................................................................................................. 64
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 64
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 64
3.
Equipos............................................................................................................................................ 64
________________________________________________________________________________________
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 66
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 66
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 67
Práctica N° 8 ..................................................................................................................................................... 70
Corte directo................................................................................................................................................. 70
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 70
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 70
3.
Equipos............................................................................................................................................ 70
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 72
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 72
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 73
Práctica N° 9 ..................................................................................................................................................... 76
Compresión inconfinada............................................................................................................................... 76
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 76
2.
Equipos............................................................................................................................................ 76
3.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 77
4.
Procedimiento................................................................................................................................. 77
5.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 78
PAVIMENTOS Y LABORATORIO ......................................................................................................................... 81
Práctica N° 1 ..................................................................................................................................................... 82
Ensayo Modificado de Compactación .......................................................................................................... 82
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 82
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 82
3.
Equipos............................................................................................................................................ 82
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 84
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 84
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 86
Práctica N° 2 ..................................................................................................................................................... 89
Densidad en terreno (método cono de arena) ............................................................................................. 89
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 89
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 89
3.
Equipos............................................................................................................................................ 89
________________________________________________________________________________________
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 91
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 91
6.
Bibliografía ...................................................................................................................................... 93
Práctica N° 3 ..................................................................................................................................................... 96
CBR en laboratorio ....................................................................................................................................... 96
1.
Objetivos ......................................................................................................................................... 96
2.
Aspecto Teórico .............................................................................................................................. 96
3.
Equipos............................................................................................................................................ 96
4.
Aplicación a la ingeniería ................................................................................................................ 98
5.
Procedimiento................................................................................................................................. 98
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 100
Práctica N° 4 ................................................................................................................................................... 105
Punto de llama e ignición ........................................................................................................................... 105
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 105
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 105
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 105
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 106
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 106
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 108
Práctica N° 5 ................................................................................................................................................... 111
Punto de ablandamiento (anillo y bola) ..................................................................................................... 111
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 111
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 111
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 111
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 112
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 112
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 112
Práctica N° 6 ................................................................................................................................................... 114
Viscosidad de asfaltos (Saybolt Furol) ........................................................................................................ 114
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 114
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 114
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 114
________________________________________________________________________________________
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 115
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 115
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 117
Práctica N° 7 ................................................................................................................................................... 120
Ductilidad ................................................................................................................................................... 120
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 120
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 120
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 120
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 121
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 121
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 122
Práctica N° 8 ................................................................................................................................................... 125
Penetración ................................................................................................................................................ 125
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 125
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 125
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 125
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 126
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 126
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 127
Práctica N° 9 ................................................................................................................................................... 130
Equivalente de arena de suelos y agregados finos ..................................................................................... 130
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 130
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 130
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 130
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 132
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 132
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 133
Práctica N° 10 ................................................................................................................................................. 136
Determinación de azul de metileno ........................................................................................................... 136
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 136
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 136
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 136
________________________________________________________________________________________
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 137
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 137
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 138
Práctica N° 11 ................................................................................................................................................. 141
Determinación de desgaste por abrasión por medio del aparato de micro deval ..................................... 141
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 141
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 141
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 141
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 142
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 142
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 143
Práctica N° 12 ................................................................................................................................................. 146
Porcentaje de caras fracturadas ................................................................................................................. 146
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 146
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 146
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 146
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 146
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 147
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 148
Práctica N° 13 ................................................................................................................................................. 151
Índice de aplanamiento y alargamiento ..................................................................................................... 151
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 151
2.
Aspecto Teórico ............................................................................................................................ 151
3.
Equipos.......................................................................................................................................... 151
4.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 152
5.
Procedimiento............................................................................................................................... 152
6.
Bibliografía .................................................................................................................................... 153
Práctica N° 14 ................................................................................................................................................. 156
Diseño Marshall .......................................................................................................................................... 156
(incluye ensayos: densidad bulk, estabilidad y flujo y análisis de vacíos) .............................................. 156
1.
Objetivos ....................................................................................................................................... 156
2.
Equipos.......................................................................................................................................... 156
________________________________________________________________________________________
3.
Aplicación a la ingeniería .............................................................................................................. 157
4.
Procedimiento y cálculos .............................................................................................................. 158
5.
Bibliografía .................................................................................................................................... 162
________________________________________________________________________________________
MECANICA DE SUELOS Y LABORATORIO
________________________________________________________________________________________
P RÁCTICA N° 1
D ESCRIPCIÓN
E I DENTIFICACIÓN DE
S UELOS .
1. O B J ET I V O S

Lograr que el estudiante por medio de esta práctica logre identificar un tipo de suelo
mediante ensayos visuales y ensayos manuales.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO
2.1 Para fracciones retenidas en el tamiz de 75 mm (3”), se sugieren las siguientes definiciones:


Fragmentos: Partículas de roca que no pasan una malla con abertura cuadrada 300 mm
(12”).
Guijarros: Partículas de roca que si pasan una malla con abertura cuadrada 300 mm (12”) y
quedan retenidas en un tamiz de 75 mm (3”).
2.2 Grava: Partículas de roca que pasan un tamiz de 75 mm (3”) y quedan retenidas sobre un tamiz
de 4,75 mm (No 4) con las siguientes subdivisiones:
2.2.1
2.2.2
Gruesa: Pasa de tamiz de 75 mm (3”) y queda retenido sobre tamiz de 19 mm (3/4”).
Fina: Pasa de tamiz de 19 mm (3/4”) y queda retenido sobre tamiz de 4,75 mm (No 4).
2.3 Arena: Particulas de roca que pasan un tamiz de 4,75 mm (No 4) y quedan retenidas sobre
tamiz de 75µm (No 200) con las subdivisiones siguientes:
2.3.1
2.3.2
2.3.3
Gruesa: Pasa tamiz de 4.75 mm (No.4) y queda retenida sobre tamiz de 2mm (No.10).
Media: Pasa tamiz de 2 mm (No 10) y queda retenida sobre tamiz de 425 µm (No 40).
Fina: Pasa tamiz de 425 µm (No 40) y queda retenida sobre tamiz de 75µm (No 200).
2.4 Arcilla: Suelo que pasa tamiz de 75 μm (No.200); el cual puede mostrar la plasticidad
(consistencia como de masilla) dentro de un cierto intervalo de humedad, pero que muestra
considerable resistencia cuando se seca al aire.
Para su clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción fina de un suelo con un
índice de plasticidad igual o mayor que 4, para el cual la coordenada que representa el índice
plástico contra el límite líquido en la carta de plasticidad cae por encima de la línea "A".
2.5 Limo: Suelo que pasa tamiz de 75 μm (No.200), ligeramente plástico o no plástico y que exhibe
poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, un limo es un suelo de
grano fino, o la porción fina de un suelo con índice plástico menor que 4, para el cual la
coordenada que representa el índice plástico contra el límite líquido cae por debajo de la línea
"A", en la carta de plasticidad.
________________________________________________________________________________________
2.6 Arcilla orgánica: Una arcilla con suficiente contenido orgánico como para influir en las
propiedades del suelo. Por clasificación, una arcilla orgánica es un suelo que sería clasificado
como arcilla, excepto que el valor de su límite líquido después de secada en el horno es menor
que el 75 % de dicho valor antes de secarlo.
2.7 Limo orgánico: Un limo con suficiente contenido orgánico como para influir en las propiedades
del suelo. Por clasificación, un limo orgánico es un suelo que sería clasificado como limo,
excepto que su valor de límite líquido después de secarse en el horno es menor que el 75 % de
dicho valor antes de secarlo.
2.8 Turba: Un suelo primordialmente de textura vegetal en estados variables de descomposición,
usualmente con olor orgánico, color entre carmelita oscuro y negro, consistencia esponjosa, y
contextura que varía desde fibrosa hasta amorfa.
3. E Q UI P O S
Equipos
Diagrama
Equipo
Navaja de bolsillo o espátula pequeña
Tubo de ensayo con tapón
Lupa de mano pequeña
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
Esta prueba provee la información básica para la descripción de un suelo y ayudar a la evaluación
de propiedades significativas a fines de ingeniería. Por otro lado, este tipo de información
descriptiva se usa para poder complementar clasificación del suelo verificada mediante pruebas
convencionales de laboratorio.
________________________________________________________________________________________
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Identificación suelos finos:










Para la resistencia seca se escoge una muestra representativa del material que se va a examinar.
Luego se remueven las partículas mayores que el tamiz de No.40 (arena mediana y más gruesa),
hasta disponer de una muestra equivalente a una manotada de material.
Se escoge de la muestra material suficiente para moldear una esfera de alrededor de 25 mm de
diámetro, moldeándola hasta que tenga la consistencia de una masilla, agregando agua si fuere
necesario.
Del material moldeado, se elaboran al menos 3 especímenes. Un espécimen para el ensayo
consistirá en una esfera de material de 12.5 mm de diámetro aproximadamente. Permítase que los
especímenes de ensayo se sequen al aire, al sol o por medios artificiales, siempre que la
temperatura no exceda de 60°C.
Se ensaya la resistencia de las bolitas o los terrones apretándolos entre los dedos. Se anota su
resistencia como nula, baja, mediana, alta, o muy alta, de acuerdo con los criterios de la Tabla 8. Si
se usan terrones naturales secos, se deben desechar los resultados de los que contengan partículas
de arena gruesa.
Ahora para la dilatancia, se escoge suficiente material para moldear una esfera de
aproximadamente 12.5mm, de diámetro, se moldea y agrega agua, si fuere necesario, hasta que el
suelo adquiera consistencia blanda pero no pegajosa.
Con una navaja o una pequeña espátula se aplana la esfera de suelo así formada en la palma de una
de las manos; se agita horizontalmente golpeándola contra la otra mano varias veces. Nótese la
reacción cuando aparezca el agua en la superficie del suelo, el cual mostrará una consistencia
gelatinosa y de aspecto brillante. Se exprime la muestra cerrando la mano o apretándola entre los
dedos y se anota la reacción como nula, lenta, o rápida de acuerdo con los criterios de la Tabla 9. La
reacción es la velocidad con la cual aparece el agua mientras se sacude y desaparece cuando se
aprieta.
Para la tenacidad, la muestra se conformará en una pastilla alargada y se enrollará con la mano
sobre una superficie lisa o entre las palmas de las manos hasta formar rollos de cerca de 3 mm de
diámetro. (Si la muestra está muy húmeda para hacer fácilmente los rollos, se extiende en una capa
delgada para que pierda agua por evaporación). Se desharán luego los rollitos formados y se
volverán a enrollar repetidamente hasta que se desmoronen a un diámetro de 3 mm. Cuando el
rollo se desmorona a este diámetro, el suelo está cerca del límite plástico. Se anotará la presión
requerida para formar los rollitos cerca del límite plástico así como su resistencia. Después de que
el rollito se desmorone, deberán juntarse los terroncitos que quedan y amasarlos hasta que se
desmoronen y se anotará entonces la tenacidad del material durante el amasado.
Describir la tenacidad de terrones y rollitos como baja, mediana o alta, de acuerdo con los criterios
de la Tabla 10.
Para identificar suelos orgánicos, Se identificará el suelo como orgánico OL/OH, cuando contiene
suficientes partículas orgánicas como para que influyan sobre las propiedades del mismo. Los
suelos orgánicos generalmente tienen color de carmelita oscuro a negro y pueden tener olor
orgánico. A menudo los suelos orgánicos cambian de color, por ejemplo de negro a carmelita
cuando se exponen al aire. Algunos suelos orgánicos aclaran notablemente su color cuando se
secan al aire. Los suelos orgánicos no tendrán tenacidad ni plasticidad alta y los rollitos para el
ensayo de tenacidad serán esponjosos.
En algunos casos, con práctica y experiencia, puede ser posible identificar más ampliamente suelos
orgánicos como limos o como arcillas orgánicas, OL, u OH, y pueden correlacionarse la dilatancia, la
________________________________________________________________________________________
resistencia seca y la tenacidad con los ensayos de laboratorio, para identificarlos en algunos
depósitos de materiales de origen geológico conocido.
 Si se estima que el suelo tiene 15 a 25% de arena o grava, o ambas, la palabra “con arena” o “con
grava” (la que sea más predominante) debe ser adicionada al nombre del grupo. Por ejemplo:
“arcilla pobre con arena, CL” o “limo con grava, ML”. Si el porcentaje de arena es igual al porcentaje
de grava, use “con arena”.
 Si se estima que el suelo tiene 30% o más de arena o grava, o ambas, la palabra “arenoso” o
“gravoso” debe ser adicionada al nombre del grupo. Adicionar la palabra “arenoso” si tiene más
arena que grava; adicionar la palabra “gravoso” si tiene más grava que arena. Por ejemplo: “arcilla
pobre arenosa, CL”, “arcilla grasa gravosa, CH” o “limo arenoso, ML”. Si el porcentaje de arena es
igual al porcentaje de grava, use “arenoso”.
5.2 Identificación suelos gruesos:











El suelo es grava si se estima que el porcentaje de grava es mayor que el de arena.
El suelo es arena si se estima que el porcentaje de grava es igual o menor que el de arena.
El suelo es grava limpia o arena limpia cuando se estima que el porcentaje de finos es de 5 % o
menos.
Se identifica el suelo como grava bien gradada, GW, o como arena bien gradada, SW, si tiene
partículas dentro de un intervalo amplio de tamaños y si posee igualmente cantidades sustanciales
en los tamaños intermedios.
Se identifica el suelo como grava pobremente gradada, GP o arena pobremente gradada, SP, si
tiene predominantemente un solo tamaño (uniformemente gradado), o si posee un amplio margen
de tamaños con faltantes en los grados intermedios (gradación con saltos y vacíos).
El suelo puede ser una grava con finos o una arena con finos, si se estima que el porcentaje de
éstos es del 15 % o mayor.
Se identifica el suelo como una grava arcillosa, GC, ó una arena arcillosa, SC, si los finos son
arcillosos cuando se determinan mediante los procedimientos de identificación de suelos finos.
Se identifica el suelo como grava limosa, GM. o arena limosa, SM, si los finos son limosos, cuando
se determinan mediante los procedimientos de identificación de suelo finos.
Si se estima que el suelo contiene del orden de 10 % de finos, désele al suelo una identificación
doble mediante dos símbolos para el grupo. El primer símbolo del grupo deberá corresponder a
grava o arena limpia (GW, GP, SW, SP) y el segundo a grava o arena con finos (GC, GM, SC, SM). El
nombre deberá corresponder al del primer símbolo del grupo más las palabras "con arcilla" ó "con
arena", para indicar el carácter plástico de los finos. Por ejemplo: grava bien gradada con arcilla,
GW -GC o arena pobremente gradada con limo SP -SM.
Si la muestra fuera predominantemente arena o grava pero se estima que contiene 15 % o más de
otros constituyentes de materiales de grano grueso, las palabras "con grava" ó "con arena" deberán
ser agregadas al nombre del grupo. Por ejemplo: "grava pobremente gradada con arena GP" ó
"arena pobremente gradada con grava, SP".
Si la muestra de campo contiene fragmentos o guijarros, las palabras "con guijarros" ó "con
guijarros y fragmentos" deberán ser agregadas al nombre del grupo por ejemplo: "grava limosa
GM, con fragmentos”.
________________________________________________________________________________________
A continuación se indican los criterios de clasificación de los suelos en las siguientes tablas (tomadas de la
norma INV-E-102-07):
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
P RÁCTICA N° 2
G RANULOMETRÍA
POR
T AMIZADO
1. O B J ET I V O S

El estudiante por medio de este procedimiento, lograra determinar cuantitativamente la
distribución de los tamaños de las partículas de un suelo.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Granulometría: distribución porcentual en masa e los distintos tamaños de partículas que
constituyen una muestra de suelo.

Curva Granulométrica: representación gráfica del ensayo granulométrico, es por medio de
esta que es posible observar la graduación del suelo, graficando el tamaño de el tamiz
(mm) vs. porcentaje que pasa.
I LUSTRACIÓN 1.E JEMPLO DE C URVA G RANULOMETRICA

Tamiz: consiste en una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio
entre sí por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las aberturas que deja
el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie de tamizado, pueden ser de forma
distinta, según la clase de tejido.
________________________________________________________________________________________
Tamaño de Tamices
Alternativa 1
75 mm (3”)
50 mm (2”)
37,5 mm ( )
25 mm (1”)
19 mm (3/4”)
9,5 mm (3/8”)
4,75 mm (No. 4)
2 mm (No. 10)
850 µm (No. 20)
425 µm (No. 40)
250 µm (No. 60)
106 µm (No. 140)
75 µm (No. 200)
Alternativa 2
75 mm (3”)
37,5 mm ( )
19 mm (3/4”)
9,5 mm (3/8”)
4,75 mm (No. 4)
2,36 mm (No. 8)
1,10 mm (No. 16)
600 µm (No. 30)
300 µm (No. 50)
150 µm (No. 100)
75 µm (No. 200)

Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):

Porcentaje retenido en cada tamiz:

Porcentaje de finos:

Porcentaje de Humedad Higroscópica: La humedad higroscópica se considera como la
pérdida de masa de una muestra secada al aire cuando se seca posteriormente al horno,
expresada como un porcentaje de la masa de la muestra secada al horno.
W: Masa de suelo seco al aire
W₁: Masa de suelo seco en el horno
________________________________________________________________________________________
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Dos Balanzas
Tamices de Malla cuadrada
Ver tabla de tamaños.
Horno
Capaz de mantener temperaturas
uniformes y constantes hasta de
110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).
Envases
Cepillo y Brocha
4. A P LI CA CI Ó N
Descripción
Una con sensibilidad de 0.01 g
para pesar material que pase el
tamiz de 2 mm (No.10). Otra con
sensibilidad 0.1 % del peso de la
muestra,
para
pesar
los
materiales retenidos en el tamiz
de 2 mm (No.10).
Adecuados para el manejo y
secado de las muestras.
Para limpiar las mallas de los
tamices.
A L A I N G E N I E RÍ A
La granulometría de un suelo le brinda al ingeniero la información suficiente para saber cómo y en
donde trabajar con determinado tipo de suelo, por ejemplo en el momento de hacer una base o
sub base para un camino, es necesario saber sus propiedades entre ellas la del tamaño.
________________________________________________________________________________________
5. P R O CE DI MI E N T O
a.
Preparación de Muestra

Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con tamices
se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de separar los finos
por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por examen visual, se seca
en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego se examina su resistencia
en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper fácilmente y el material fino se
pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el análisis con tamices se puede efectuar
sin previo lavado.

Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) la masa dependerá del
tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la siguiente tabla:
T ABLA 1. D OSIFICACIÓN DE S UELO

El tamaño de la porción que pasa tamiz de 2 mm (No.10) será aproximadamente de 115 g,
para suelos arenosos, y de 65 g para suelos arcillosos y limosos.
b.
Análisis por medio de tamizado de la fracción retenida en el tamiz No. 10

Separar la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No.10) en una serie de
fracciones usando los tamices de: 75 mm (3"), 50 mm (2"), 37.5 mm (1 ½"), 25.0 mm (1"),
19.0 mm (3/4"), 9.5 mm (3/8"), 4.75 mm (No.4) y 2.00 mm (No.10), o los que sean
necesarios, dependiendo del tipo de muestra o de las especificaciones para el material que
se ensaya.

En la operación de tamizado manual se sacude(n) el tamiz o tamices con un movimiento
lateral y vertical acompañado de vibración y recorriendo circunferencias de forma que la
muestra se mantenga en movimiento continuo sobre la malla. En ningún caso se permite
girar o manipular manualmente fragmentos de la muestra a través de un tamiz. Al
desmontar los tamices debe comprobarse que la operación está terminada; esto se sabe
cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un minuto, operando
cada tamiz individualmente. Si quedan partículas atrapadas en la malla, deben separarse
con un pincel o cepillo y reunirlas con lo retenido en el tamiz.

Cuando se utilice una tamizadora mecánica, se pondrá a funcionar por diez minutos
aproximadamente. El resultado se puede verificar usando el método manual.
________________________________________________________________________________________

Se determina la masa de cada fracción en una balanza con una sensibilidad de 0.1 %. La
suma de las masas de todas las fracciones y la masa inicial de la muestra no debe diferir en
más de 1 %.
c.
Análisis Granulométrico de la fracción que pasa el tamiz No. 10 (Procedimiento por lavado)

Separar, mediante cuarteo, 115 g para suelos arenosos y 65 g para suelos arcillosos y
limosos, pesándolos con exactitud de 0.01 g.

Humedad higroscópica: Se pesa una porción de 10 a 15 g de los cuarteos anteriores y se
seca en el horno a una temperatura de 110 ± 5°C (230 + 9°F). Se pesan de nuevo y se
anotan los pesos.

Se lava a continuación la muestra sobre el tamiz de 75 μm (No.200) con abundante agua ,
evitando frotarla contra el tamiz y teniendo mucho cuidado de que no se pierda ninguna
partícula de las retenidas en él.

Se recoge lo retenido en un recipiente, se seca en el horno a una temperatura de 110 ± 5
°C (230 ± 9 °F) y se pesa.

Se tamiza en seco siguiendo el procedimiento indicado en los dos últimos pasos del
tamizado retenido en tamiz No. 10.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-123-07., (págs. 1-6). Bogotá.
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 2
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE DATOS
Tamiz
Retenido Parcial
CÁLCULOS
1.1 Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):
4.2 Porcentaje retenido en cada tamiz:
4.3 Porcentaje de finos:
4.4 Porcentaje de Humedad Higroscópica
Retenido
Acumulado
________________________________________________________________________________________
TABLA DE RESULTADOS
Tamiz
% Pasa
% Retenido
% Retenido Acumulado
ANÁLISIS DE RESULTADOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
P RÁCTICA N° 3
A NÁLISIS G RANULOMÉTRICO
POR
H IDRÓMETRO
1. O B J ET I V O S


Por medio de este método de prueba, el estudiante podrá cubrir las determinaciones
cuantitativas de la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos.
Con la información de este laboratorio, el estudiante podrá completar la curva granulométrica.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO
Cuando los suelos no son gruesos granulares, sino que los suelos tienen tamaños de grano
pequeños no se podrá hacer un análisis granulométrico por tamizado, es por esto que para
determinar el porcentaje de finos se emplea el método del hidrómetro; este método se basa en que
las partículas tienen una velocidad de sedimentación que se relaciona con el tamaño de las
partículas.
La ley fundamental para realizar el análisis granulométrica por hidrómetro es formulada por Stokes,
en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae dentro del agua adquiere pronto una
velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del
agua.
Para este método se emplean los siguientes reactivos:

Agente Dispersante: Una solución de hexametafosfato de sodio; se usará en agua destilada o
desmineralizada en proporción de 40 g de hexametafosfato de sodio por litro de solución.
Las soluciones de esta sal deberán ser preparadas frecuentemente (al menos una vez al mes) o
ajustar su pH de 8 a 9 por medio de carbonato de sodio. Las botellas que contienen soluciones
deberán tener marcada la fecha de preparación.


Agua: Toda agua utilizada deberá ser destilada o desmineralizada. El agua para el ensayo con
hidrómetro deberá llevarse hasta la temperatura que prevalecerá durante el ensayo; así, si el
cilindro de sedimentación se va a colocar en baño de agua, la temperatura del agua destilada o
desmineralizada que va a utilizarse se llevará a la temperatura de dicho baño. Si el cilindro de
sedimentación se coloca a la temperatura ambiente del laboratorio, el agua deberá tener dicha
temperatura. La temperatura normal de ensayo es la de 20° C (68° F). Sin embargo, pequeñas
variaciones de temperatura, no implicarán el uso de las correcciones previstas.
Lectura de Hidrómetro corregido(R):
R´: lectura de hidrómetro no corregida.
Cm: Corrección por menisco.
________________________________________________________________________________________

Calculo de diámetro de partículas:
√
D: Diámetro de la partícula
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Balanza
Tamices
Descripción
Debe tener una capacidad
suficiente y una sensibilidad
de 0.1%.
De 4.75 mm (No.4), de 425
μm (No 40) y de 75 μm
(No.200).
Tamizadora Mecánica
Hidrómetro o densímetro
Graduado para leer, de
acuerdo con la escala que
tenga grabada, la gravedad
específica de la suspensión o
los gramos por litro de
suspensión.
Las dimensiones de los
hidrómetros son las mismas.
________________________________________________________________________________________
Cilindros de vidrio para
sedimentación
Termómetro de inmersión
De unos 460 mm (18") de
alto, y 60 mm (2.5") de
diámetro y marcado para un
volumen de 1000 ml a 20° C
(68°F). El diámetro interior
debe ser tal que la marca de
1000ml esté a 360 ± 20mm
(14±1.0”) desde el fondo, en
el interior del cilindro.
Con apreciación de 0.5° C
(0.9° F).
Cronometro
Horno
Capaz
de
mantener
temperaturas uniformes y
constantes hasta 110° ±5° C
(230° ± 9° F).
________________________________________________________________________________________
Baño de Agua o Cuarto de
Temperatura Constante
Se utiliza para mantener la
suspensión
de
suelo
a
temperatura constante durante
el análisis del hidrómetro,
evitándose de esta forma las
correcciones por temperatura.
Un baño de agua satisfactorio
es un tanque aislado que
mantiene la suspensión a una
temperatura
constante
conveniente tan cercana a los
20° C (68° F) Este aparato está
ilustrado en la Figura 4. En
aquellos casos en los cuales el
trabajo se lleve a cabo en un
cuarto
con
temperatura
constante,
controlada
automáticamente el baño de
agua no es necesario.
Vaso de Vidrio (Beaker)
Un vaso de vidrio con una
capacidad de no menos de
250 ml y no más de 500 ml.
Recipientes
Recipientes
apropiados,
hechos de material no
corrosivo y que no estén
sujetos a cambio de masa o
desintegración a causa de
repetidos calentamientos y
enfriamientos.
Aparato Mezclador
Mecánico o neumático, con su
recipiente de dispersión. Un
agitador
operado
mecánicamente, consistente
en
un
motor
eléctrico
montado de tal manera que
gire un eje vertical sin carga a
una velocidad de no menos de
10000
revoluciones
por
minuto, una paleta recargable
para revolver ya sea de metal,
plástico, o caucho duro, similar
a uno de los diseños que se
ven en la figura
________________________________________________________________________________________
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
La granulometría de un suelo le brinda al ingeniero la información suficiente para saber cómo y en
donde trabajar con determinado tipo de suelo, por ejemplo en el momento de hacer una base o
sub base para un camino, es necesario saber sus propiedades entre ellas la del tamaño.
5. P R O CE DI MI EN T O
a.

Preparación de la muestra:
En el caso de tener un suelo arenoso se debe tomar una muestra de 100gr mínimo, en caso de
tener limos y arcillas se debe tomar una muestra de 50gr mínimo; en ambos casos la muestra debe
estar seca.
5.2 Procedimiento granulometría por hidrómetro:
















Preparar 150 ml de la solución de hexametafosfato de sodio al 4%, mezclando 10gr de la solución
con 250ml de agua destilada.
Revolver la mezcla anterior hasta que no se observe residuos de hexametafosfato de sodio en la
solución.
Pesar 50gr de suelo que hayan pasado el tamiz No. 200 (la muestra debe estar secada al horno).
Colocar en un recipiente adecuado la muestra de 50 gr de suelo y agregar 125ml de solución de
hexametafosfato de sodio al 4%, permitiendo que se sature la muestra durante 16 horas.
Pasadas las 16 horas llenar una probeta o cilindro de vidrio para sedimentación, hasta la línea de
aforo.
Introducir el hidrómetro en la probeta y tomar la lectura, tanto en la parte inferior como en la parte
superior del menisco.
Realizar la corrección por menisco Cm, la cual es la diferencia entre las dos lecturas.
En otra probeta o cilindro de vidrio para sedimentación, verter los 125ml de solución de
hexametafosfato de sodio al 4%, el volumen restante de la probeta será ocupado por agua
destilada.
Introducir el hidrómetro en la solución, luego tomar la lectura de la parte superior del menisco y
esta sería la corrección por cero Cd.
Verter la muestra de suelo mezclada con la solución (la cual se había dejado reposando 16 horas
atrás) en un Beaker de 500ml, luego agregar agua destilada y mezclar.
Luego verter la muestra en la mezcladora, teniendo cuidado de no dejar parte de la muestra en el
Beaker o la espátula.
Mezclar por un minuto.
Verter la muestra en la probeta, teniendo cuidado de no dejar parte de la muestra en el vaso de la
mezcladora.
Llenar con agua destilada la misma probeta hasta que llegue a la línea de aforo.
Tapar la probeta con la mano y homogeneizar la mezcla girando la probeta 180° durante un
minuto.
Colocar la probeta en la mesa, al mismo tiempo introducir el hidrómetro y activar el cronometro,
tomando lecturas en el hidrómetro a los 15 segundos, 30 segundos, un minutos y dos minutos.
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6. B I B LI O GR A FÍ A
suelos y estudio. (9 de Junio de 2010). Recuperado el 11 de Agosto de 2013, de
http://suelosyestudio.blogspot.com/2010/06/ensayo-de-granulometria-por-hidrometro.html
INVIAs. (2007). I.N.V.E.-124-07., (págs. 1-20). Bogotá.
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INFORME NO. 3
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Tiempo
Lectura del
hidrómetro
CÁLCULOS
a.
Porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No. 200):
4.2 Porcentaje retenido en cada tamiz:
4.3 Porcentaje de finos:
4.4 Porcentaje de Humedad Higroscópica
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TABLA DE RESULTADOS
Tamiz
% Pasa
% Retenido
% Retenido Acumulado
ANALISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 4
P ESO E SPECÍFICO
Y
H UMEDAD
1. O B J ET I V O S

Determinar la gravedad especifica de partículas de suelo menores que el tamiz No. 4.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Gravedad específica: Es la relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos a una
temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma
temperatura.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Picnómetro
1.Bomba de Vacío
2.Reververo o Mechero Bunsen
Horno
Descripción
El picnómetro debe ser un frasco con
tapón o un frasco volumétrico con
una capacidad mínima de 250 ml. El
volumen del picnómetro debe ser de
2 a 3 veces mayor que el volumen de
la mezcla del suelo con agua usada
durante la actividad de extracción de
aire en la prueba.
El
frasco
con
tapón
fija
mecánicamente el volumen. No se
debe mojar el frasco por fuera
porque crearía cambios en el
equilibrio térmico. Al usar un frasco
con tapón, se debe asegurar que el
tapón esté correctamente marcado y
que corresponde al frasco.
1. Capaz de producir un vacío
parcial de 100mm de mercurio
(Hg) de presión absoluta.
2. Capaz de mantener una
temperatura suficiente para
hervir agua.
Capaz de mantener temperaturas
uniformes y constantes hasta 110
± 5°C (230 ± 9°F).
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Balanzas
Con capacidad de 2000 g y
sensibilidad de 0.01g.
Pipeta
Termómetro
Desecador
Recipiente con aislante
Embudo
Un termómetro capaz de medir
temperaturas entre los limites en que
se está llevando a cabo la prueba,
graduado con precisión de 0.1°C
(0.18°F) y con una profundidad
disponible para inmersión entre 25 y
80 mm. No se deben emplear
termómetros de inmersión total. Se
pueden usar un termómetro de
precisión de mercurio para uso
general o un termómetro digital que
abarque de -1 a 57°C.
Un recipiente desecador o una
jarra desecadora de tamaño
apropiado, que contenga sílice
gelatinosa o sulfato anhidro de
calcio. Es preferible usar un
desecante que cambie de
color para indicar cuando
requiere reposición.
Una nevera de icopor con su tapa o
un recipiente similar con capacidad
para contener entre tres y seis
picnómetros más un beaker, una
botella de agua y un termómetro.
Esto se requiere para tener un
ambiente de temperatura controlada
en el cual los cambios sean uniformes
y graduales.
Un embudo de superficie anticorrosiva
y lisa con un cuello que se extienda más
allá de la marca de calibración del
frasco volumétrico o el sello de
taponamiento en los frascos con tapón.
El diámetro del cuello del embudo debe
ser lo suficientemente grande para
permitir el paso fácil de los sólidos.
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Tubo para llenar el Picnómetro
Con ventilaciones laterales (opcional).
Un dispositivo que facilite la adición
de agua desaireada al picnómetro sin
alterar la mezcla de suelo y agua. El
dispositivo debe fabricarse de la
siguiente forma: Se tapona un tubo
plástico de 1/4 a 3/8 de pulgadas de
diámetro en un extremo y se abren
dos orificios pequeños justo arriba de
la conexión. Los orificios de
ventilación
deben
estar
perpendiculares al eje del tubo y
diametralmente opuestos. Se conecta
una válvula al otro extremo del tubo
y una tubería a la válvula desde el
abastecimiento de agua desaireada.
Tamiz No 4
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
La gravedad específica de un suelo se usa en casi toda ecuación que exprese relaciones de fase de
aire, agua y sólidos en un volumen dado de material.
El término partículas sólidas, como se usa en ingeniería geotécnica, hace relación a las partículas
minerales que aparecen naturalmente y que no son prácticamente solubles en agua. Por lo tanto, la
gravedad específica de materiales que contengan materias extrañas (tales como cemento, cal, etc.),
materia soluble en agua (tal como cloruro de sodio) y suelos conteniendo materia con gravedad
específica menor de uno, típicamente requieren un tratamiento especial o una definición particular
de gravedad específica.
5. P R O CE DI MI EN T O

Método A
Este método describe el procedimiento a seguir con especímenes húmedos:
1. Se determina el contenido de humedad. Una vez calculado este contenido de humedad se
calculan los límites de masas húmedas para la gravedad específica según la tabla que se
muestra a continuación. Así se obtiene de la muestra un espécimen recomendado. No es
necesario obtener una masa exacta determinada.
T ABLA 2. M ASA R ECOMENDADA PARA E SPECÍMENES DE P RUEBA
________________________________________________________________________________________
2.
Se dispersa el suelo usando una licuadora o un aparato similar adecuado para ello. Se
agrega el suelo a, aproximadamente, 100 ml de agua desaireada. El volumen mínimo de
lechada que puede prepararse con este equipo, requiere el uso de un picnómetro de 500
ml.
3.
Usando el embudo, se pone la lechada en el picnómetro. Se lava el embudo y se vierte el
agua con las partículas retenidas en el embudo al picnómetro usando, para esto, el agua
desaireada de la botella guardada en el recipiente aislante.
4.
Se añade agua hasta que su nivel esté entre 1/3 y 1/2 de la profundidad del cuerpo
principal del picnómetro. Se agita hasta formar una lechada. Se enjuaga cualquier suelo
adherido a la parte superior del picnómetro y se añade a la lechada. Si en vez de una
lechada se forma una pasta viscosa, se debe usar un picnómetro de mayor volumen. }
5.
Extracción de aire atrapado en la lechada. Se puede extraer usando, ya sea calor
(hirviéndolo) o aspirándolo con la bomba de vacío o mediante combinación de calor y
aspiración.
6.
Al usar el método del calor solamente (hirviéndolo), la operación se debe realizar, por lo
menos, durante 2 horas después de que la lechada comience a hervir. Se debe usar
solamente el calor necesario para mantener la lechada hirviendo. Se agita la lechada
cuanto sea necesario para evitar que el suelo se pegue o se seque en el frasco.
7.
Si solamente se usa la bomba de vacío, el picnómetro se debe agitar continuamente bajo
vacío por lo menos por dos horas. El vacío debe permanecer relativamente constante y ser
suficiente para causar burbujas al comienzo del proceso de aspiración de aire.
8.
Si se usa una combinación de calor y vacío los picnómetros se pueden colocar en un baño
de agua tibia (a no más de 40˚C) durante la aplicación del vacío. El nivel de agua en el baño
debe estar ligeramente por debajo del nivel de agua en el picnómetro. La duración de la
combinación de vacío y calor debe ser por lo menos de una hora, después de que
comienza el hervor. La lechada debe agitarse cuanto sea necesario para evitar que el suelo
se seque y se pegue al picnómetro.
9.
Llenado y enrase del picnómetro. Se llena el picnómetro con agua desaireada
introduciendo el agua por un tubo delgado, flexible, de diámetro pequeño, manteniendo el
extremo de salida justamente por debajo de la superficie de la lechada en el picnómetro o,
usando el tubo para llenar el picnómetro, descrito en la Sección 4.10. Si se utiliza este
tubo, se llena con agua y se cierra la válvula. Se coloca el tubo de tal manera que los
orificios de drenaje queden justamente al nivel de la superficie de la lechada. Se abre la
válvula ligeramente para permitir que el agua fluya por encima de la lechada. A medida
que se forme una capa de agua clara se levanta el tubo y se ajusta la cantidad de fluido. Si
el agua que se ha sido añadida se torna turbia, no se debe agregar agua por encima de la
marca calibradora ni en el área del sello de taponamiento. El agua restante se añade al día
siguiente. Si se va a usar un frasco volumétrico con tapón, se llena el frasco por encima o
por debajo de la marca de calibración según se prefiera.
________________________________________________________________________________________
10. Se mide y anota la masa del picnómetro con suelo y agua, (Wb), con una aproximación de
0.01 g, usando la misma balanza utilizada para la calibración del picnómetro.
11. Determinación de la temperatura del Picnómetro – Se mide y se anota la temperatura de
la lechada de suelo y agua con aproximación a 0.1˚C usando el termómetro y el método
empleado en la calibración del picnómetro (Sección 5.5). Esta es la temperatura T x.
12. Masa del suelo seco. Se determina la masa de un recipiente con una aproximación de 0.01
g. Se transfiere la lechada de suelo al recipiente. Es imperativo transferir la totalidad del
suelo. Se puede añadir agua para lavar completamente el picnómetro. Se seca el
espécimen hasta obtener una masa constante en un horno a 110 ± 5˚C y se enfría en un
desecador. Si el recipiente puede cerrarse de manera que el suelo no pueda absorber agua
durante el enfriamiento, no se requerirá el desecador. Se mide la masa seca de los sólidos
de suelo más el recipiente con aproximación a 0.01 g, usando la misma balanza utilizada en
las anteriores determinaciones de masa. La masa seca del suelo será Ws.

Método B
Este método describe el procedimiento a seguir con especímenes secados al horno:
1.
Se seca el espécimen, hasta una masa constante, en un horno con temperatura de 110 ±
5˚C. Se desmenuza cualquier terrón de suelo usando un mortero. Si el suelo no se dispersa
fácilmente después del secado o ha cambiado su composición, se usa el Método de Prueba
A.
Se inserta el embudo en el picnómetro. El cuello del embudo debe pasar la marca de
calibración o el sello de taponamiento. Con una cuchara se introducen los sólidos de suelo
en el embudo. Se lavan las partículas de suelo que queden adheridas al embudo y se vierte
el agua con las partículas sólidas en el picnómetro, usando agua desaireada de la botella
guardada en el recipiente aislante.
2.
Se procede con el paso No. 3 en adelante que describe el método A.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAs. (2007). I.N.V.E.-128-07., (págs. 1-11). Bogotá.
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INFORME NO. 4
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Masa de
picnómetro mas
agua, Wa (g)
Masa de suelo
seco, Ws (g)
CÁLCULOS
a.
b.
K: Factor de corrección basado en la densidad del agua a 20°C. (Ver tabla 2)
c.
Gravedad especifica:
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T ABLA 3. D ENSIDAD DEL AGUA Y C OEFICIENTE DE TEMPERATURA (K) PARA DIFERENTES
TEMPERATURAS .
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TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Gs
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 5
L ÍMITES
DE
C ONSISTENCIA ( LIMITE
PLÁS TICO Y LI MITE LÍQUIDO )
1. O B J ET I V O S

Conocer la plasticidad de los materiales finos del suelo.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO
o
o
Limite Líquido: es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado
en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado
plástico.
Limite Plástico: es el contenido más bajo de agua, determinado por este
procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de
plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado
como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el material está en un
estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia numérica entre el límite
líquido y el límite plástico del suelo.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipo para Limite Liquido
Equipo
Vasija de Evaporación
Espátula
Cazuela Casagrande
Y Ranurador
Descripción
Una vasija de porcelana de 115
mm
(4½")
de
diámetro,
aproximadamente.
Una espátula de hoja flexible de
75mm a 100 mm (3"a 4”) de longitud
y
20mm
(3/4")
de
ancho,
aproximadamente.
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Recipientes
Balanza
Horno
Diagrama
Equipos para Limite Plástico
Equipo
Espátula
Hechos de material resistente a la
corrosión, y cuya masa no cambie con
calentamientos y enfriamientos repetidos.
Deben tener tapas que ajusten bien, para
evitar pérdidas de humedad de las
muestras antes de la pesada inicial y para
evitar la absorción de humedad de la
atmósfera tras el secado y antes de la
pesada final. Se requiere un recipiente
para cada determinación del contenido de
agua.
Una balanza con una sensibilidad
de 0.01 gr.
Un horno termostáticamente
controlado, capaz de mantener
temperaturas de 110 ± 5°C (230 ±
9°F) para secar las muestras.
Descripción
Una espátula de hoja flexible de
75mm a 100 mm (3"a 4”) de
longitud y 20mm (3/4") de ancho,
aproximadamente.
Capsula de Evaporación
De porcelana, o similar, de 115
mm (4 1/2” ) de diámetro.
Balanza
Una balanza con una sensibilidad
de 0.01 gr.
Recipientes
Hechos de material resistente a la
corrosión, y cuya masa no cambie con
calentamientos y enfriamientos repetidos.
Deben tener tapas que ajusten bien, para
evitar pérdidas de humedad de las
muestras antes de la pesada inicial y para
evitar la absorción de humedad de la
atmósfera tras el secado y antes de la
pesada final. Se requiere un recipiente
para cada determinación del contenido de
agua.
________________________________________________________________________________________
Un horno termostáticamente
controlado, capaz de mantener
Horno
temperaturas de 110 ± 5°C (230 ±
9°F) para secar las muestras.
Tamiz
Superficie Lisa
4. A P LI CA CI Ó N
No 40
Para amasado y enrollamiento.
Usualmente se utiliza un vidrio
grueso esmerilado.
A L A I N G E N I E RÍ A
En la ingeniería civil para cualquier tipo de construcción se requiere un análisis riguroso del suelo,
esto por medio de diversos estudios que le permitan al ingeniero poder hacer una clasificación
precisa del tipo de suelo con el que se va a trabajar. Por medio de este ensayo se obtendrá el
equivalente del índice de plasticidad, el cual es uno de los parámetros para clasificar el suelo según
normativa AASHTO.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Limite Líquido

Se toma una muestra que pese aproximadamente 100 g. de una porción de material
completamente mezclado que pase el tamiz de 0.425 mm (No.40).

Se coloca la muestra de suelo en la vasija de evaporación y se mezcla completamente con 15 a
20 ml de agua destilada, agitándola, amasándola y tajándola con una espátula en forma
alternada y repetida. Realizar más adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Se mezcla
completamente cada incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente, antes
de cualquier nueva adición.

Cuando la cantidad de agua suficiente ha sido mezclada perfectamente con el suelo hasta
formar una pasta uniforme de consistencia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta
mezcla en la cazuela encima del punto donde ésta descansa en la base y se comprime y
extiende con la espátula para nivelarla y a la vez, dejarla con una profundidad de 10 mm en el
punto de su máximo espesor. Se debe usar el menor número posible de pasadas con la
espátula, evitando atrapar burbujas de aire en la masa de suelo. El suelo excedente se debe
devolver al recipiente mezclador y se debe tapar con el fin de que se retenga la humedad de la
muestra. Se divide el suelo en la cazuela de bronce con una firme pasada del ranurador a lo
largo del diámetro y a través de la línea central de la masa del suelo, de modo que se forme
una ranura. Para evitar rasgar los lados de la ranura y el desmoronamiento de la pasta del suelo
e n la cazuela de bronce, se permite hacer hasta 6 pasadas, de adelante hacia atrás o de atrás
hacia adelante, contando cada recorrido como una pasada; con cada pasada el ranurador debe
penetrar un poco más profundo, hasta que la última pasada de atrás hacia adelante limpie el
fondo de la cazuela. La ranura se deberá hacer con el menor número posible de pasadas.
________________________________________________________________________________________

Se levanta y golpea la cazuela girando la manija, a una velocidad de dos (2) revoluciones por
segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de
la ranura a lo largo de una distancia de cerca de 13mm (0.5"). Se anota el número de golpes
requeridos para cerrar la ranura. Algunos suelos tienden a deslizarse en lugar de fluir sobre la
superficie de la cazuela. Cuando esto ocurra, se deberá agregar más agua a la muestra y
mezclar de nuevo. Se coloca nuevamente el suelo humedecido en la cazuela, se hace la ranura
con el ranurador y se repite el paso anterior. Si el suelo se sigue deslizando sobre la cazuela a
un número de golpes inferior a 25, este ensayo no es aplicable y se deberá indicar que el Límite
Líquido no se puede determinar.

Se saca una tajada de suelo, aproximadamente del ancho de la espátula; se toma de uno y otro
lado y en ángulo recto con la ranura incluyendo la porción de ésta en la cual se hizo contacto y
se coloca en un recipiente adecuado.

Se pesa y se anota el valor. Se coloca el suelo con el recipiente dentro del horno a 110 ± 5°C
(230 ± 9°F) hasta obtener una masa constante y se vuelve a pesar tan pronto como se haya
enfriado antes de que pueda haber absorbido humedad higroscópica. Se anota esta masa, así
como la pérdida de masa debida al secamiento y la masa del agua.

Se transfiere el suelo sobrante en la cazuela de bronce a la cazuela de porcelana. La cazuela y el
ranurador se lavan y se secan para prepararlas para el tanteo siguiente.

Se repite la operación anterior por lo menos en dos ensayos adicionales con el suelo restante
en la vasija de porcelana, al cual se le agrega agua suficiente para ponerlo en un estado de
mayor fluidez. El objeto de este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al
menos una de las determinaciones del número de golpes requeridos para cerrar la ranura del
suelo se halle encada uno de los siguientes intervalos: 25-35; 20-30; 15-25, de manera que la
oscilación entre las 3 determinaciones sea de, por lo menos, 10 golpes.
5.2. Limite Plástico

Preparación Muestra:
o
Si se quiere determinar sólo el límite plástico, se toman aproximadamente 20 g de la
muestra que pase por el tamiz de 425 μm (No.40). Se amasa con agua destilada hasta
que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una
porción de unos 6 g de dicha esfera como muestra para el ensayo.
El secado previo del material en horno, estufa o al aire, puede cambiar (generalmente
disminuir) el límite plástico de un suelo con material orgánico aunque este cambio
puede ser poco importante.
o
Se toma una muestra de unos 15 g. de la porción de suelo humedecida y amasada,
preparada de acuerdo con el procedimiento 5.1. La muestra debe tomarse en una
etapa del proceso de amasado en que se pueda formar fácilmente con ella una esfera,
sin que se pegue demasiado a los dedos al aplastarla. Si el ensayo se ejecuta después
de realizar el del límite líquido y en dicho intervalo la muestra se ha secado, se debe
añadir más agua.
.

Se secciona una porción de 1.5 a 2.0 g de la masa de suelo tomada de acuerdo con lo explicado
anteriormente. Con la porción seleccionada, se forma una masa elipsoidal.
________________________________________________________________________________________

Método de Moldeo de Rollos Manual: Se rueda la masa de suelo entre la palma de la mano o
los dedos y el plato de vidrio esmerilado (o un pedazo de papel que esté sobre la superficie
horizontal y lisa) con solo la presión necesaria para formar un rollo de diámetro uniforme en
toda su longitud. El rollo se debe adelgazar más con cada rotación, hasta que su diámetro
alcance 3 mm, tomándose para ello no más de dos minutos. La presión requerida de la mano o
de los dedos, variará en gran medida, dependiendo del tipo de suelo. Suelos frágiles de baja
plasticidad se enrollan mejor bajo el lado exterior de la palma de la mano o la base exterior del
pulgar.

Cuando el diámetro del rollo llegue a 3 mm, se divide en seis u ocho trozos. Se juntan los trozos
y se aprietan entre los pulgares y dedos de ambas manos formando una masa uniforme de
forma elipsoidal y se enrolla de nuevo. Se repite este procedimiento, partiendo, juntando,
amasando y enrollando hasta que el rollo de 3 mm de diámetro se desmorone bajo la presión
requerida para el enrollamiento y el suelo no pueda ser rotado para formar el rollo.

El desmoronamiento puede ocurrir cuando el rollo tenga un diámetro mayor de 3 mm. Esto
puede considerarse un punto final satisfactorio, siempre y cuando el suelo haya sido
previamente enrollado en un rollo de 3mm de diámetro. El desmoronamiento se manifestará
de manera diferente con distintos tipos de suelos. Algunos suelos se desbaratan en numerosas
agregaciones pequeñas de partículas; otros pueden formar una capa tubular que comienza
partiéndose en ambos extremos. El resquebrajamiento continúa hacia el centro y finalmente el
suelo se desbarata en muchas y pequeñas partículas lajosas. Suelos muy arcillosos requieren
mayor presión para formar el rollo, especialmente cuando se aproximan a l límite plástico,
partiéndose finalmente en una serie de segmentos en forma de barriles, cada uno de
aproximadamente 6 a 9 mm de longitud.
En ningún momento deberá el operador intentar producir el fallo exactamente a los 3 mm de
diámetro, al permitir que el rollo alcance los 3 mm y reduciendo entonces la velocidad de
enrollamiento o la presión manual, o ambos, y continuar el enrollamiento sin má s deformación
hasta que el rollo se desbarate. Sin embargo, está permitido reducir la cantidad total de
deformación en suelos plásticos débiles, formando el diámetro inicial de la masa de forma
elipsoidal más cercano a los 3 mm requeridos de diámetro final.

Se unen las porciones de suelo desmoronado y se colocan en un recipiente previamente
pesado. Se tapa el recipiente inmediatamente.

Se determina el contenido de humedad del suelo en los recipientes.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-125-07., (págs. 1-6). Bogotá.
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-126-07., (págs. 1-6). Bogotá.
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INFORME NO. 5
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
T ABLA 4. C ORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE LIQUIDO
Cazuela No.
No. Golpes
T ABLA 5. C ORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE LIQUIDO
Cazuela No.
Masa Seca al Horno (gr.)
T ABLA 6. C ORRESPONDIENTE A DATOS PARA LIMITE PLÁST ICO
Cazuela No.
Masa Seca al Horno (gr.)
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CÁLCULOS
a.
Contenido de Humedad:
4.2 Curva de Fluidez: La "curva de fluidez", que representa la relación entre el contenido de
humedad y el correspondiente número de golpes de la cazuela de bronce, se dibuja en un
gráfico semilogarítmico, con el contenido de humedad como abscisa sobre la escala aritmética
y el número de golpes como ordenada sobre la escala logarítmica. La curva de flujo es una línea
recta promedia que pasa tan cerca, como sea posible, de los tres o más puntos dibujados.
4.3 Limite Liquido: El contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de
flujo con la ordenada de 25 golpes se toma como Límite Líquido del suelo y se aproxima este
valor al número entero más cercano.
4.4 Limite Plástico:
4.5 Índice de Plasticidad:
Nota: Cuando el límite líquido o el límite plástico no se puedan determinar, el Índice de Plasticidad se informará
con la abreviatura NP (No plástico). Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite
líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (No plástico).
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 6
P ERMEABILIDAD
1. O B J ET I V O S

Determinar el coeficiente de permeabilidad mediante un método de cabeza constante para el flujo
laminar de agua a través de suelos granulares.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Permeabilidad: se define como la capacidad que tiene un suelo para permitir el paso del agua. Esta
permeabilidad se cuantifica y se mide por medio de un coeficiente de permeabilidad, el cual
expresa una relación en términos de velocidad la transición del agua en el suelo y un gradiente
unitario. Dicho coeficiente se calcula de la siguiente manera:
Dónde:
K: coeficiente de permeabilidad.
Q: caudal.
L: distancia entre manómetros.
A: área de la sección transversal de la muestra.
t: tiempo total de desgaste.
h: diferencia de cabeza de altura de los manómetros.
3. E Q UI P O S

Permeámetros.
Los cuales deberán tener cilindros para muestras con diámetro mínimo de aproximadamente 8 a 12
veces el tamaño máximo de partículas de acuerdo con la Tabla 1. El permeámetro deberá ajustarse
con: (1) un disco poroso o una malla reforzada adecuada para el fondo, con una permeabilidad
mayor que la de la muestra de suelo, pero con aberturas suficientemente pequeñas para impedir el
movimiento de partículas; (2) tomas de manómetros para medir la pérdida de carga, “h”, sobre una
longitud, “l”, equivalente al menos al diámetro del cilindro; (3) un disco poroso o una malla
adecuada reforzada con un resorte adherido a la parte superior, o cualquier otro dispositivo, para
aplicar una ligera presión de resorte, de 22 a 44 N (5 a 10 lbf) de carga total, cuando la placa
superior se halla colocada en su sitio. Esto mantendrá el peso unitario y el volumen del suelo sin
cambio durante la saturación y durante el ensayo de permeabilidad.
________________________________________________________________________________________
T ABLA 7. D IÁMETRO DE CILINDRO ( TOMADA DE NORMA INVIAS-E-130-07)

Tanque de cabeza constante.
Con filtro, para suministrar agua y para remover el aire de la conexión de agua, provisto de válvulas
de control adecuadas para mantener las siguientes condiciones ideales de ensayo son
prerrequisitos, para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares bajo condiciones de
cabeza constante:
o Continuidad de flujo sin cambios en el volumen del suelo durante el ensayo.
o Flujo con los vacíos del suelo saturados con agua y sin burbujas de aire dentro de los
mismos.
o Flujo uniforme sin cambios en el gradiente hidráulico, y
o Proporcionalidad directa de la velocidad de flujo con gradientes hidráulicos por debajo de
ciertos valores críticos, en los cuales se inicia el flujo turbulento.

Embudos amplios.
Equipados con canalones cilíndricos especiales de 25 mm de diámetro para partículas de tamaño
máximo de 9.5 mm, y de 12.7 mm de diámetro para partículas de tamaño de 2.00 mm.

Equipo para compactar el espécimen.
Se puede emplear el equipo de compactación que se considere deseable. Se sugieren los
siguientes: un pisón vibratorio provisto de un pie de compactación de 51 mm de diámetro; un pisón
de impacto con un peso deslizante consistente es un pie apisonador de 51 mm de diámetro, y una
varilla para pesas deslizantes de 100 g (para arenas) a 1 kg (para suelos con un contenido apreciable
de grava), que tenga una caída ajustable a 102 mm para arenas y 203 mm para suelos con alto
contenido de grava.

Bomba al vacío.

Tubos manométricos.
Con escalas métricas para medir cabeza de agua.

Balanza.
Con capacidad de 2 kg y sensibilidad de 1 g.

Cucharon.
________________________________________________________________________________________
Con una capacidad de alrededor de 100 g. de suelo.

Equipos.
Termómetros, reloj con apreciación de segundos, vaso graduado de 250 ml, jarra de 1 litro, cubeta
para mezclar, cucharas, etc.
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
El coeficiente de permeabilidad le permitirá al ingeniero saber si se puede o no emplear ese tipo de
suelo para la ejecución de algún tipo de obra de drenaje.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Muestreo:
5.1.1.
Se deberá escoger por cuarteo una muestra representativa de suelo granular secado
al aire, que contenga menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 μm (No.200) y
en cantidad suficiente para satisfacer las exigencias de los pasos 5.1.2 y 5.1.3.
5.1.2. Se deberá ejecutar un análisis granulométrico sobre una muestra representativa de la
totalidad del suelo, antes del ensayo de permeabilidad. Las partículas mayores de 3/4"
deberán ser separadas por tamizado. Los sobre tamaños no deberán ser empleados
para el ensayo de permeabilidad, pero se deberá anotar el porcentaje de los mismos.
Para establecer valores representativos de coeficientes de permeabilidad para el
intervalo que pueda existir en la situación que se esté investigando, se deberán
obtener para ensayo muestras de los suelos más finos, intermedios, y más gruesos.
5.1.3. Del material del cual han sido removidos los sobre tamaños, se escoge mediante
cuarteo, una cantidad aproximadamente igual a dos veces la requerida para llenar la
cámara del permeámetro.
5.2. Preparación:
5.2.1.
5.2.2.
El tamaño del permeámetro que se va a emplear deberá cumplir lo estipulado en la
Tabla 1.
Se deben efectuar las siguientes medidas iniciales en milímetros o en milímetros
cuadrados y se anotan en el formato de informe (Figura 3): el diámetro interior "D"
del permeámetro, la longitud "L" entre las salidas de manómetro; la profundidad "H1"
medida en cuatro puntos simétricamente espaciados desde la superficie superior de la
placa tope del cilindro de permeabilidad, hasta la parte superior de la piedra porosa
superior, o de la malla, colocada temporalmente sobre la placa porosa o malla
inferior. Esto deduce automáticamente el espesor de la placa porosa superior o malla
de las medidas de altura tomadas para determinar el volumen del suelo colocado en
el cilindro de permeabilidad. También se puede emplear una placa duplicada para la
parte superior, que tenga cuatro aberturas simétricamente colocadas, a través de las
cuales se efectúan las medidas requeridas para determinar el valor promedio de "H1".
Se calcula el área de la sección transversal "A" de la muestra.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVI A S. ( 20 07 ). I.N .V .E . - 13 0 -0 7., ( P Á G S . 1- 1 0) . B O G O T Á .
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 6
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Cantidad de agua
descargada (Q)
Distancia entre
manómetros (L)
Área de sección
transversal del
espécimen (A)
Tiempo total de
desagüe (t)
Diferencia de
altua netre los
manometros (H)
CÁLCULOS
Coeficiente de permeabilidad:
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Coeficiente de
permeabilidad
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 7
C ONSOLIDACIÓN
UNIDIME NSIONAL DE LOS SUELO S .
1. O B J ET I V O S

Determinar la rata y la magnitud de la consolidación de muestras de suelos cuando se confinan
lateralmente y se drenan axialmente mientras se someten a incrementos controlados de
esfuerzo vertical.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO



Consolidación inicial (CI): Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo
una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la
expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.
Consolidación primaria: Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la
aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una
transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo, debido a la disipación de la
presión de poros.
Consolidación secundaria: Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la
aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego
de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Dispositivo de carga
Descripción
Un dispositivo adecuado para
aplicar cargas verticales a la
muestra. El dispositivo deberá ser
capaz de mantener las cargas
especificadas durante períodos
prolongados con una precisión de
± 0.5 % de la carga aplicada y
deberá permitir la aplicación de
un incremento de carga, dentro
de un período de 2 segundos sin
que se produzca ningún efecto de
significación.
________________________________________________________________________________________
Un dispositivo para mantener la
muestra dentro de un anillo el
cual puede estar fijado a la base o
puede ser flotante (Sostenido por
fricción sobre la periferia de la
muestra) con piedras porosas
Consolidómetro
sobre cada cara de la muestra. El
consolidómetro
deberá
proporcionar también medios
para sumergir la muestra, aplicar
la carga vertical, y medir el
cambio de espesor de la misma
Piedras porosas
Almacenamiento
Temperatura
Cizalla o cortador eléctrico
Balanza
Las piedras porosas podrán ser de carburo
de sílice, o de óxido de aluminio, o de un
metal que no sea atacado ni por el suelo,
ni por la humedad del mismo. La
constitución de su porosidad deberá ser lo
suficientemente fina para evitar la
intrusión del suelo dentro de sus poros. Si
fuera necesario, podrá usarse papel de
filtro para evitarlo.
El almacenamiento de muestras selladas
deberá ser tal que no pierdan humedad
durante el mismo y que no haya evidencia
de secamiento parcial ni de contracción
de los extremos de la muestra. El tiempo
de almacenamiento deberá reducirse al
mínimo, particularmente cuando se
espera que el suelo o la humedad
reaccionen con los tubos de muestreo.
Cuarto húmedo para la preparación de la
muestra.Las
muestras
deberán
prepararse en un cuarto donde el cambio
de la humedad no sea mayor de 0.2 %.
Debe emplearse preferiblemente una
cámara con humedad elevada.
Los ensayos se deberán efectuar en un
ambiente donde las fluctuaciones de la
temperatura no sean mayores que ± 4° y
donde no haya contacto directo con la luz
del sol.
Para tallar la muestra hasta el diámetro
interior del anillo del consolidómetro, con
el mínimo de alteración. El cortador
deberá tener una superficie altamente
pulida y deberá cubrirse con un material
de baja fricción.
Con aproximación a 0.1 g o a
0.1% del peso total de la muestra.
________________________________________________________________________________________
Que pueda mantener una temperatura
Horno
uniforme de 110° ±5° C
Deformímetro
Para medir el cambio de espesor de la
muestra con una sensibilidad de 0.0025
mm
Equipo misceláneo
Incluye espátulas, navajas y sierras de
alambre para la preparación de la
muestra. Además, cronómetro (ojalá con
alarma programable).
Recipientes
Trapo húmedo
4. A P LI CA CI Ó N
Una membrana de caucho, o papel
parafinado para proteger la muestra de
pérdida de humedad debido a la
evaporación.
A L A I N G E N I E RÍ A
Durante la construcción de cualquier tipo de estructura, es de gran impotancia conocer y controlar
el asentamiento de la estructura. Es por ello que se realiza el ensayo de consolidación ya que brinda
al ingeniero un resultado estimativo de la magnitud del asentamiento diferencial y/o total, de una
estructura.
5. P R O CE DI MI EN T O

Se preparan las piedras y demás elementos antes de que se pongan en contacto con la
muestra para evitar que el contenido de humedad cambie. En esta forma, suelos
altamente expansivos, muy secos, se deberán colocar sobre piedras secas, pero muchos
suelos parcialmente saturados se podrán colocar sobre piedras que hayan sido
simplemente humedecidas.

Se arma el anillo, la muestra y las piedras porosas. Con el conjunto del consolidómetro
ensamblado, se envuelve la muestra, el anillo, el papel de filtro (cuando se use) y las
piedras porosas con un plástico suelto o con una membrana de caucho para evitar el
cambio en el volumen de la muestra por evaporación.

Colocar el consolidómetro en el dispositivo de carga y se aplica una carga de asentamiento
de 5 kPa (0.05 kg/cm²) o de 100 lb/pie². Dentro de los cinco minutos siguientes a la
aplicación de ésta, se ajusta el deformímetro para la lectura inicial o para la lectura de
________________________________________________________________________________________
cero. Para los suelos muy blandos es deseable por lo menos una presión de 0.025 kg/cm² o
2 o 3 kPa, alrededor de 50 lb/pie².

Se colocan cargas sobre el consolidómetro para obtener presiones sobre el suelo de
aproximadamente 12.5, 25, 50, 100, 200, 400 kPa, etc., o de 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0
kg/cm² etc., o 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, etc. lbf/pie², con cada carga mantenida
constante (se pueden requerir incrementos más pequeños sobre muestras muy blandas o
cuando se desee determinar con mayor precisión la carga de preconsolidación). Como
recomendación la carga inicial podrá estar entre 10 a 50 kPa (0.1 a 0.5 kg/cm2)
dependiendo de la consistencia inicial de la muestra del suelo y lo que se desee investigar.
El proceso del cargue de la muestra se deberá continuar dentro de la zona de la
compresión virgen de manera que se pueda apreciar la forma de la curva en la parte
correspondiente a ésta. Típicamente, una carga final igual o cuatro veces mayor que la de
preconsolidación de la muestra puede ser requerida con este fin. En particular, en el caso
de arcillas preconsolidadas, puede ser deseable un ciclo de carga- descarga para evaluar
mejor los parámetros de recompresión, aunque dicho procedimiento es opcional.

Se anota el espesor de la muestra o el cambio de ésta antes de aplicar cada incremento de
carga y con intervalos de aproximadamente 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15 y 30 minutos, 1, 2,
4, 8, etc. horas, contados a partir del momento cuando se aplicó la carga. Estas lecturas de
tiempo-asentamiento sólo son requeridas para muestras saturadas. Las lecturas se
deberán continuar por lo menos por 24.

Se aplica luego el incremento siguiente de carga. Cuando no se requieran datos de tiempo
contra asentamiento se deberá mantener la carga sobre la muestra esencialmente durante
el mismo tiempo que cuando se hacen lecturas del tiempo contra cada deformación. Se
deberá disponer de suficientes lecturas cerca del final del período del incremento de carga
para permitir cualquier extrapolación de la curva de Tiempo vs. Asentamiento.

Cuando se vayan a dibujar las deformaciones contra la raíz cuadrada del tiempo, los
intervalos se pueden ajustar a aquellos que correspondan a raíces cuadradas, como por
ejemplo 0.09, 0.25, 0.49, 1 minuto, 4 minutos, 9 minutos, etc.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-151-07., (págs. 1-15). Bogotá.
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 7
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Carga
Tiempo
Espesor de la
muestra
CÁLCULOS
a.
A partir de los incrementos de carga para los cuales se obtienen las lecturas del tiempo, se
dibujan las curvas: deformación contra el logaritmo del tiempo (en minutos) y contra la
raíz cuadrada del tiempo, (en minutos).
I LUSTRACIÓN 2. G RAFICA L OGARIMICA DE TIEMPO (T OMADO NORMA INVIAS-E-151-07)
________________________________________________________________________________________
I LUSTRACIÓN 3. G RAFICA RAÍZ CUADRADA DE TIEMPO (T OMADA DE NORMA INVIAS-E-151-07)
b.
c.
d.
e.
Se determina el asentamiento que representa el 100 % de la consolidación primaria para
cada incremento de carga. Se dibuja primero una línea recta a través de los puntos que
representan las lecturas finales y que exhiben una tendencia recta y una inclinación suave.
Se dibuja una segunda recta tangente a la parte más pronunciada de la curva de logaritmo
de tiempo vs. asentamiento. La intersección representa el asentamiento primario.
Se determina la deformación que representa el 0 % de la consolidación primaria. Para ello
se seleccionan dos tiempos (tB y tA) que tengan una relación de 1 a 4 (tA = 4 tB), de tal
manera que la deformación correspondiente al mayor de los dos tiempos será mayor que
1/4 pero menor que ½ del cambio total de la deformación para el incremento de carga. La
deformación correspondiente al 0 % de la consolidación primaria se obtiene al restar la
diferencia de las deformaciones para los dos tiempos tA y tB seleccionados, del valor de
deformación de tB (ver Ilustración 2).
El asentamiento correspondiente al 50 % de la consolidación primaria para cada
incremento de carga, es igual al promedio de los asentamientos no corregidos que
corresponden al 0 y 100 %. El tiempo requerido para el 50 % de la consolidación bajo
cualquier incremento de carga, se puede hallar gráficamente a partir de la curva de
asentamiento-logaritmo del tiempo para dicho incremento, observando el tiempo que
corresponda al 50 % de la consolidación primaria de la curva (Ilustración 2).
Para cada incremento de carga en el cual se obtuvieron lecturas de tiempo- asentamiento,
se calcula el coeficiente de consolidación, Cv, así:
Dónde:
H = altura de la muestra en metros (pies) para una muestra con drenaje doble al 50 % de
consolidación,
t50 = tiempo para el 50 % de consolidación en años.
Cv = coeficiente de Consolidación en m²/año (pies²/-año).
________________________________________________________________________________________
Si H está en mm y t en segundos o minutos, Cv quedará expresado en mm²/s o mm²/min,
respectivamente, y será preferible hacer la conversión a unidades más convenientes.
f. Se puede emplear un procedimiento alterno que requiere un gráfico de deformación
contra t para determinar los puntos del 0 y 100 % de consolidación, así como el coeficiente
de consolidación para cada incremento. La parte inicial de la curva se aproxima mediante
una línea recta. Se extrapola la línea hasta t = 0. La correspondiente ordenada de
deformación representa el 0 % de la consolidación primaria. Se dibuja una segunda línea
recta a través de este punto de manera que la abscisa de esta línea sea 1.15 veces la
abscisa de la aproximación en línea recta de la parte inicial de la curva. La intersección de
esta nueva línea con la curva de deformación-raíz cuadrada del tiempo corresponde al 90
% de consolidación primaria. La deformación al 100 % de la consolidación primaria es 1/9
mayor que la diferencia entre las deformaciones a 0 y 90 % de consolidación.
Análogamente, la deformación al 50 % de consolidación primaria es 5/9 de la diferencia en
las deformaciones entre el 0 y el 90 % de consolidación. (Ver Ilustración 3).
Las deformaciones correspondientes al 50 % y 100 % de consolidación deberán calcularse
así:
Do, D50, D100 serán las deformaciones correspondientes al 0 %, 50 % y 100 % de
consolidación.
El coeficiente de consolidación se puede hallar entonces a partir del tiempo del 90 % de
consolidación así.
Dónde:
H = espesor de la muestra en m (pies) para una muestra con drenaje doble,
t90 = tiempo para el 90 % de consolidación en años, y
Cv = coeficiente de consolidación, en m²/año (pies²/año).
Si H está en milímetros y t en segundos o minutos, las unidades de Cv serán mm²/seg o
mm²/min respectivamente y será conveniente la conversión a unidades más adecuadas. Si
se desea, se puede emplear también el método de la raíz cuadrada del tiempo para
obtener un valor de t90.
Para cada incremento de carga se deberán calcular, además los siguientes valores:
Dónde:
________________________________________________________________________________________
CI = consolidación inicial, y
CT = consolidación total.
g.
Se calcula la relación inicial de vacíos, la humedad, la masa unitaria y el grado de
saturación, con base en la masa seca de la muestra total. El volumen de la muestra se
calcula a partir del diámetro y de la altura del anillo. El volumen del suelo se calcula
dividiendo la masa seca de la muestra por la densidad específica del suelo multiplicado
ésta por la masa unitaria del agua. Se supone que el volumen de vacíos es la diferencia
entre el volumen de la muestra y el volumen de los sólidos.
h. Se calcula la relación de vacíos correspondiente al 100 % de la consolidación primaria
(empleando las lecturas de asentamientos corregidas para cada carga). A manera de
alternativa, se calcula el porcentaje de compresión al 100 % de la consolidación primaria
para cada carga a partir de la altura inicial de la muestra. Como segunda alternativa, se
calcula la relación de vacíos (o valores del porcentaje de compresión) empleando los
valores de deformación obtenidos después de un intervalo de tiempo escogido, el cual
incluirá alguna parte de consolidación secundaria; dicho intervalo deberá ser el mismo
para cada incremento de carga. Sin embargo, si el valor de "equilibrio" escogido es
diferente al punto del 100 % de la consolidación primaria, se deberá incluir una anotación
al respecto con los resultados del ensayo. Es de observar que la segunda alternativa, atrás
citada, se traducirá en valores algo más bajos de la carga de preconsolidación que las
obtenidas cuando se emplean puntos del 100 % de la consolidación primaria.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 8
C ORTE
DIRECTO .
1. O B J ET I V O S

Determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y drenada, empleando
el método de corte directo.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Ensayo de corte directo: este ensayo consiste en deslizar una porción de suelo a lo largo de un
plano de falla de otra porción de suelo. Esto se hace por medio de la acción de una fuerza
horizontal que va incrementando, mientras que a su vez se va aplicando una carga normal al
plano que se va moviendo.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Aparato o
dispositivo de
corte directo
Caja de cobre
Piedras porosas
Descripción
Debe ser capaz de sostener la probeta con
seguridad entre dos piedras porosas para
evitar movimientos de torsión sobre ella;
dispositivos para aplicar fuerza normal,
para determinar los cambios de espesor
de la muestra, para permitir drenaje de la
muestra por medio de las piedras porosas
y para sumergir la muestra en agua; y por
ultimo un sistema que permita aplicar las
fuerzas horizontales.
La caja de corte deberá estar dividida por
un plano horizontal que separa dos
mitades de igual espesor, ésta deberá
estar provista con tornillos de alineación o
bloqueo. Adicionalmente la caja de corte
también deberá poseer tornillos que
controlen el espaciamiento entre el
marco superior y el inferior. Deberá estar
fabricada en bronce, acero inoxidable o
aluminio.
Las piedras porosas deben ser de carburo
de silicio, óxido de aluminio o de un metal
que no sea susceptible a la corrosión por
sustancias contenidas en el suelo o la
________________________________________________________________________________________
humedad del mismo. El diámetro de la
piedra porosa en la parte superior de la
muestra será de 0.2 mm a 0.5 mm menor
del diámetro dentro del anillo.
Dispositivos de
carga
Dispositivo para
medir fuerza de
corte
Anillos para
tallado de la
muestra
Balanza
Medidores de
desplazamientos
Dispositivo para la aplicación de la fuerza
normal, debe estar capacitado para
aplicar rápidamente la fuerza especificada
sin excederla y para mantenerla con una
variación máxima de ± 1 % durante el
proceso de ensayo.
Dispositivo para la aplicación de la fuerza
de corte, con control de deformaciones o
con control de esfuerzos. Se prefiere con
control de deformaciones.
Deberá poseer un medidor de fuerza de
corte, el cual podrá ser un anillo calibrado
o una celda de carga que tendrá precisión
de 2.5 N o al menos el 1% de la carga
lateral de falla, cualquiera que sea más
grande.
Deberán ser los adecuados para tallar la
muestra de acuerdo con las dimensiones
interiores de la caja de corte con un
mínimo de alteración. Se puede necesitar
un soporte exterior, para mantener en
alineamiento axial, una serie de 2 o 3
anillos.
Debe tener una sensibilidad de 0.1 g o 0.1
% de la masa de la probeta.
Deben ser adecuados para medir los
cambios en el espesor de la muestra con
una sensibilidad de 0.002 mm (0.0001") y
para medir los desplazamientos laterales
con una sensibilidad de 0.02 mm (0.001").
________________________________________________________________________________________
Horno de
secado
Recipientes
varios
Equipo para
remoldeo o
compactación
de probetas
Equipo
misceláneo
4. A P LI CA CI Ó N
Capaz de mantener la temperatura a 110°
C ± 5° C
Para muestras de humedad, los cuales no
deberán ser susceptibles a la corrosión ni
al cambio de masa, ni a la desintegración
por enfriamiento o calentamiento.
Será el adecuado para cada tipo de suelo
y en concordancia con el objetivo
investigado en el ensayo.
Incluyen cronómetro, sierra de alambre,
espátula, cuchillos, enrrasadores, agua
destilada y demás elementos necesarios
para la correcta ejecución del ensayo.
A L A I N G E N I E RÍ A
En la vida útil de una construcción, es de gran importancia controlar el asentamiento de la misma y
la manera en la que el suelo reaccionaria bajo la aplicación de una fuerza horizontal, generada por
un sismo. Este ensayo simula la situación anteriormente mencionada, la reacción de un suelo bajo
una carga normal y una fuerza horizontal.
5. P R O CE DI MI EN T O






Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos de
corte prematuros en la muestra.
Se debe aplicar una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante
la consolidación y reducir la fricción durante el corte.
Se introduce la muestra de ensayo con cuidado, luego se conectan los dispositivos de carga y
se ajustan los medidores de desplazamiento lateral de corte, como los de cambio del espesor
de la muestra, luego se determinará el espesor inicial de la probeta.
Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la fuerza normal
predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra,
permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación.
Durante el proceso de la consolidación se deben registrar las lecturas de desplazamiento
normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza. Cada
incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación primaria. El
incremento final debe completar la fuerza o esfuerzo normal especificado.
Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos desbloqueándolos y
separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. Se debe
aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del exceso de
presión de poros.
________________________________________________________________________________________
 Para saber la velocidad a la que se debe aplicar la carga, se debe tener en cuenta un tiempo
calculado para la falla, el cual se expresa a continuación:

En donde t50 es el tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación bajo la
fuerza normal. Con este tiempo de falla calculado tf, se calcula la velocidad de corte de la
siguiente manera:

En donde df desplazamiento estimado de corte para la falla, el cual puede tomar un valor de
12mm para suelos normalmente consolidados y/o 5mm para suelos sobreconsolidados.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-154-07., (págs. 1-10). Bogotá.
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 8
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Área inicial de la
2
muestra, A (mm )
Fuerza de corte, F
(N)
Fuerza normal que
actúa en la muestra, N
(N)
Desplazamiento
relativo horizontal
dh, (mm)
Tiempo
transcurrido de la
prueba, te (min.)
CÁLCULOS
a.
Contenido inicial de humedad.
b.
Densidad seca inicial y densidad húmeda inicial.
c.
Esfuerzo de corte nominal, que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa
d.
Esfuerzo normal que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa
e.
La velocidad de desplazamiento. Se calcula la velocidad de corte real dividiendo el
desplazamiento relativo lateral por el tiempo transcurrido o se reporta la velocidad usada
para la prueba. El resultado se expresa en mm/min.
f.
Las deformaciones o desplazamientos laterales y normales.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 8
C ORTE
DIRECTO .
1. O B J ET I V O S

Determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y drenada, empleando
el método de corte directo.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Ensayo de corte directo: este ensayo consiste en deslizar una porción de suelo a lo largo de un
plano de falla de otra porción de suelo. Esto se hace por medio de la acción de una fuerza
horizontal que va incrementando, mientras que a su vez se va aplicando una carga normal al
plano que se va moviendo.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Aparato o
dispositivo de
corte directo
Caja de cobre
Piedras porosas
Descripción
Debe ser capaz de sostener la probeta con
seguridad entre dos piedras porosas para
evitar movimientos de torsión sobre ella;
dispositivos para aplicar fuerza normal,
para determinar los cambios de espesor
de la muestra, para permitir drenaje de la
muestra por medio de las piedras porosas
y para sumergir la muestra en agua; y por
ultimo un sistema que permita aplicar las
fuerzas horizontales.
La caja de corte deberá estar dividida por
un plano horizontal que separa dos
mitades de igual espesor, ésta deberá
estar provista con tornillos de alineación o
bloqueo. Adicionalmente la caja de corte
también deberá poseer tornillos que
controlen el espaciamiento entre el
marco superior y el inferior. Deberá estar
fabricada en bronce, acero inoxidable o
aluminio.
Las piedras porosas deben ser de carburo de silicio,
óxido de aluminio o de un metal que no sea
susceptible a la corrosión por sustancias contenidas
en el suelo o la humedad del mismo. El diámetro de
la piedra porosa en la parte superior de la muestra
será de 0.2 mm a 0.5 mm menor del diámetro
dentro del anillo.
________________________________________________________________________________________
Dispositivo para la aplicación de la fuerza
normal, debe estar capacitado para
aplicar rápidamente la fuerza especificada
sin excederla y para mantenerla con una
Dispositivos de
variación máxima de ± 1 % durante el
carga
proceso de ensayo.
Dispositivo para la aplicación de la fuerza
de corte, con control de deformaciones o
con control de esfuerzos. Se prefiere con
control de deformaciones.
Dispositivo para
medir fuerza de
corte
Anillos para
tallado de la
muestra
Balanza
Medidores de
desplazamientos
Deberá poseer un medidor de fuerza de
corte, el cual podrá ser un anillo calibrado
o una celda de carga que tendrá precisión
de 2.5 N o al menos el 1% de la carga
lateral de falla, cualquiera que sea más
grande.
Deberán ser los adecuados para tallar la
muestra de acuerdo con las dimensiones
interiores de la caja de corte con un
mínimo de alteración. Se puede necesitar
un soporte exterior, para mantener en
alineamiento axial, una serie de 2 o 3
anillos.
Debe tener una sensibilidad de 0.1 g o 0.1
% de la masa de la probeta.
Deben ser adecuados para medir los
cambios en el espesor de la muestra con
una sensibilidad de 0.002 mm (0.0001") y
para medir los desplazamientos laterales
con una sensibilidad de 0.02 mm (0.001").
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Horno de
secado
Recipientes
varios
Equipo para
remoldeo o
compactación
de probetas
Equipo
misceláneo
4. A P LI CA CI Ó N
Capaz de mantener la temperatura a 110°
C ± 5° C
Para muestras de humedad, los cuales no
deberán ser susceptibles a la corrosión ni
al cambio de masa, ni a la desintegración
por enfriamiento o calentamiento.
Será el adecuado para cada tipo de suelo
y en concordancia con el objetivo
investigado en el ensayo.
Incluyen cronómetro, sierra de alambre,
espátula, cuchillos, enrrasadores, agua
destilada y demás elementos necesarios
para la correcta ejecución del ensayo.
A L A I N G E N I E RÍ A
En la vida útil de una construcción, es de gran importancia controlar el asentamiento de la misma y
la manera en la que el suelo reaccionaria bajo la aplicación de una fuerza horizontal, generada por
un sismo. Este ensayo simula la situación anteriormente mencionada, la reacción de un suelo bajo
una carga normal y una fuerza horizontal.
5. P R O CE DI MI EN T O






Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos de
corte prematuros en la muestra.
Se debe aplicar una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante
la consolidación y reducir la fricción durante el corte.
Se introduce la muestra de ensayo con cuidado, luego se conectan los dispositivos de carga y
se ajustan los medidores de desplazamiento lateral de corte, como los de cambio del espesor
de la muestra, luego se determinará el espesor inicial de la probeta.
Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la fuerza normal
predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra,
permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación.
Durante el proceso de la consolidación se deben registrar las lecturas de desplazamiento
normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza. Cada
incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación primaria. El
incremento final debe completar la fuerza o esfuerzo normal especificado.
Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos desbloqueándolos y
separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. Se debe
aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del exceso de
presión de poros.
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 Para saber la velocidad a la que se debe aplicar la carga, se debe tener en cuenta un tiempo
calculado para la falla, el cual se expresa a continuación:

En donde t50 es el tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación bajo la
fuerza normal. Con este tiempo de falla calculado tf, se calcula la velocidad de corte de la
siguiente manera:

En donde df desplazamiento estimado de corte para la falla, el cual puede tomar un valor de
12mm para suelos normalmente consolidados y/o 5mm para suelos sobreconsolidados.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-154-07., (págs. 1-10). Bogotá.
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INFORME NO. 8
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Área inicial de la
2
muestra, A (mm )
Fuerza de corte, F
(N)
Fuerza normal que
actúa en la muestra, N
(N)
Desplazamiento
relativo horizontal
dh, (mm)
Tiempo
transcurrido de la
prueba, te (min.)
CÁLCULOS
a.
Contenido inicial de humedad.
b.
Densidad seca inicial y densidad húmeda inicial.
c.
Esfuerzo de corte nominal, que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa
d.
Esfuerzo normal que actúa en el espécimen, dando unidades en KPa
e.
La velocidad de desplazamiento. Se calcula la velocidad de corte real dividiendo el
desplazamiento relativo lateral por el tiempo transcurrido o se reporta la velocidad usada
para la prueba. El resultado se expresa en mm/min.
f.
Las deformaciones o desplazamientos laterales y normales.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 9
C OMPRESIÓN
INCON FINAD A
1. O B J ET I V O S

Determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones
inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial.
2. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Aparato de compresión
Extractor de muestras
Torno
Moldes
Descripción
Conformado por una prensa
para rotura de las probetas,
de velocidad controlada
manual o mecánicamente,
con capacidad suficiente
para llegar a la carga de
rotura.
Capaz de sacar corazones de
suelos; si las muestras llegan
al laboratorio en tubos no
abiertos longitudinalmente,
es preciso que produzca
poca alteración en el suelo.
Con motor o tallador de
probetas
de
muestras
inalteradas con accesorios
(sierra de alambre, cuchillos,
caja de ingletes, etc.).
Para preparar probetas de
suelo
amasado
o
compactado.
Cronometro
Calibrador
Con nonio capaz de medir
las dimensiones físicas de la
probeta con aproximación
de 0.1 mm.
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Balanza
Horno
3. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
La granulometría de un suelo le brinda al ingeniero la información suficiente para saber cómo y en
donde trabajar con determinado tipo de suelo, por ejemplo en el momento de hacer una base o
sub base para un camino, es necesario saber sus propiedades entre ellas la del tamaño.
4. P R O CE DI MI EN T O
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Se miden tres alturas de la probeta cada una separada 120 grados de la otra y tres
diámetros en las tres líneas imaginarias centrales que resultan de dividir la probeta en
cuartos, con una precisión de 0.1 mm mediante un calibrador con nonio o un objeto
análogo.
Se determina la masa de la muestra.
Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente centrada. }
Por medio de un accionamiento se logra que la probeta toque a la placa superior de la
prensa. Luego se pone en cero el indicador de deformaciones.
El ensayo se podrá hacer controlando la deformación o controlando la carga. Para el caso
de la deformación controlada, se acciona la prensa de modo que la velocidad de
deformación unitaria de la probeta esté comprendida entre 0.5% y 2% por minuto.
Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30 segundos hasta que las
cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial del 15% (lo que antes
suceda). Se escogerá una velocidad en que la rotura ocurra en un lapso entre 1 y 10
minutos. En el caso de materiales muy blandos que exhiben deformaciones mayores a la
falla, deberán ensayarse a una rata mayor de deformación y lo inverso para los materiales
duros o quebradizos. Si se trata de una probeta de suelo muy duro, en la cual la
deformación a la rotura sea muy pequeña, la curva esfuerzo-deformación no quedará
debidamente representada en dicho gráfico. En ese caso, es posible despreciar el aumento
de sección durante la carga.
Cuando se empleen esfuerzos controlados, se aplicará la carga para que produzca una
deformación axial a una rata de 0.50% a 2% por minuto y se registrarán los esfuerzos y las
deformaciones cada 30 segundos. La rata de deformación se regulará en tal forma que la
falla de probetas sin refrenta nunca sobrepase de 10 minutos. La carga se deberá
proseguir hasta que decrezcan los valores de la carga con el aumento de sección que se
________________________________________________________________________________________
produce en la probeta durante la rotura, lo cual se traduce en una disminución del
esfuerzo aplicado.
h. Se hace un esquema de la forma de rotura. Si la rotura se produce a través de un plano
inclinado, es conveniente medir el ángulo de inclinación de dicho plano.
i. De la parte de la probeta en donde se ha producido la rotura se toma una pequeña
muestra en el recipiente y se determina su humedad. También se determina la humedad
de toda probeta.
5. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAs. (2007). I.N.V.E.-152-07., (págs. 1-11). Bogotá.
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INFORME NO. 9
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Longitud inicial
de la muestra,
Lo (mm)
Longitud final
de la muestra,
Lf (mm)
Área en la
parte superior
de la probeta,
At (cm2)
Área en la
parte media de
la probeta, Am
(cm2)
Área en la
parte inferior
de la probeta,
Ab (cm2)
Carga
aplicada, P
CÁLCULOS
a.
Deformación unitaria:
ΔL: cambio en longitud de la muestra, igual al cambio entre la lectura inicial y final del
indicador de deformación
b.
Área sección trasversal promedio:
c.
Esfuerzo:
TABLA DE RESULTADOS
Deformación unitaria
Datos
2
Área trasversal promedio (cm )
Esfuerzo, σc (KPa)
________________________________________________________________________________________
Por medio de la resistencia a la compresión inconfinada, se puede clasificar la consistencia del suelo por
medio de la siguiente tabla:
T A B L A 8 C O N SI S T E NC I A D E L S U E L O (T O M A D O NO R M A I NV - E - 1 5 2 - 0 7 )
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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PAVIMENTOS Y LABORATORIO
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P RÁCTICA N° 1
E NSAYO M ODIFICADO
DE
C OMPACTACIÓN
1. O B J ET I V O S

Determinar el punto óptimo de humedad al que el material granular llega a su densidad
máxima.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Compactación de los Suelos: La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo
suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia su
capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Moldes
Martillo
Descripción
Los moldes deberán ser cilíndricos,
de paredes sólidas, fabricados con
metal y con las dimensiones y
capacidades mostradas más adelante.
Deberán tener collares ajustable de
aproximadamente 60 mm (2.373") de
altura, que permitan la preparación
de muestras compactadas de mezclas
de suelo con agua con la altura y el
volumen deseados. El conjunto de
molde y collar deberán estar
construidos de tal manera que se
puedan ajustar firmemente a una
placa hecha del mismo material.
Un martillo metálico con una masa de
4.536 ± 0.009 Kg. (10.0 ±0.02 lb), que
tenga una cara plana circular de diámetro
de 50.80 ± 0.25mm (2.000 ± 0.01"). El
diámetro real de servicio no podrá ser
menor de 50.42mm (1.985”). El martillo
deberá estar provisto de una guía
apropiada que controle la altura de la
caída del golpe desde una altura libre de
457 ± 2 mm (18.0 ± 0.06") por encima de
la altura del suelo. La guía deberá tener al
menos 4 agujeros de ventilación, de
diámetro no menor de 9.5 mm (3/8"),
espaciados aproximadamente a 90° (1.57
rad) y 19 mm (3/4") de cada extremo, y
deberá tener suficiente luz libre, para que
la caída del martillo y la cabeza no tengan
restricciones.
________________________________________________________________________________________
Balanzas
Una de 11.5 Kg. de capacidad y 5 g de
sensibilidad, cuando se usan para
pesar moldes de 152.4 mm (6") con
suelos
húmedos
compactados;
cuando se usa el molde de 101.6 mm
(4"), puede emplearse una balanza de
menor capacidad si la sensibilidad y
aproximación es de 5 g. También se
requiere otra balanza de 1kg de
capacidad con sensibilidad de 0.1 g.
Horno
Termostáticamente controlado,
capaz
de
mantener
una
temperatura de 110 ± 5°C (230 +
9°F) para el secado de las
muestras.
Regla metálica
De acero endurecido, de borde
recto, al menos de 250 mm (10")
de largo. Deberá tener un borde
biselado y al menos una cara
plana en sentido longitudinal
(usada para el corte final del
suelo).
Tamices
Recipientes
Herramientas misceláneas
De 50, 19.0 y 4.75 mm (2", 3/4" y
No.4).
Para determinar la humedad de
las muestras, elaborados en
metal u otro material adecuado,
con
cierres
que
ajusten
herméticamente para evitar la
pérdida de humedad durante el
pesaje.
Tales como cazuelas para
mezclado, espátulas, etc., o un
dispositivo mecánico adecuado
para mezclar las muestras de
suelo con diversas cantidades de
agua.
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4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
Durante el proceso constructivo de una vía, de indispensable lograr dejar todos los materiales
granulares a utilizar en sus condiciones óptimas. El proceso de compactación es uno de los más
importantes para lograr una optimización del material granular, en cuanto a capacidad portante e
impermeabilidad. Para ello se debe saber después de que numero de pasadas, con el compactador
seleccionado, el suelo llega a la compactación deseada. Dicha compactación deseada se da cuando
el suelo ha llegado a su densidad máxima, determinada por medio el ensayo de Proctor Modificado.
5. P R O CE DI MI EN T O
Existen distintos métodos para realizar este ensayo y se describen a continuación.
5.1. Método A
5.1.1. Preparación de la Muestra:



En caso dado que la muestra este húmeda, se debe secar hasta que esta llegue a un punto
donde se pueda “romper” bajo la acción de una espátula. El secado se puede hacer al aire o en
un horno a una temperatura no mayor a 60°C.
Ahora se tamiza una cantidad del suelo pulverizado representativo del tamiz No. 4.
Se toma 3 Kg de muestra.
5.1.2. Procedimiento:






Se mezcla la muestra con agua suficiente para humedecerla por completo.
Se compacta el suelo en un molde de 101,6 mm de diámetro, en 5 capas aproximadamente
iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 25 golpes distribuidos con el martillo
con una caída libre de 457 mm por encima de la altura aproximada del suelo.
Se retira el collar de extensión y se recorta cuidadosamente el suelo compactado que
sobresalga de la parte superior del molde utilizando la regla metálica. Los huecos que hayan
quedado en la muestra compactada se deberá llenar con el mismo material.
Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le
resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 1060,44 (1/0,000943
3
m ) y se anota el resultado como la masa unitaria húmeda, δh1.
Luego se toma una muestra de suelo compactado en el molde y se pesa, luego se pone a secar
en un horno a 110 ± 5°C por un tiempo de 12 horas mínimo o hasta tener una masa constante.
Para este paso no se debe tomar una muestra menor a 300 gr.
Luego se repite todo hasta que disminuya o no halla cambio en la masa unitaria húmeda, δh.
5.2. Método B
5.2.1. Preparación de la Muestra:

La muestra se prepara de la misma manera que el método A, pero en este caso la masa
aproximada es de 7 Kg.
________________________________________________________________________________________
5.2.2. Procedimiento:

Se debe hacer el mismo procedimiento del método A, excepto en lo siguiente:
o
o
Se compacta la muestra en un molde de 152,4 mm de diámetro, en 5 capas
aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 56 golpes
distribuidos uniformemente.
Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el
molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por
3
470,80 (1/0,002124 m ) y se anota el resultado como la masa unitaria húmeda, δh1.
5.3. Método C
5.3.1. Preparación de la muestra:



En caso dado que la muestra este húmeda, se debe secar hasta que esta llegue a un punto
donde se pueda “romper” bajo la acción de una espátula. El secado se puede hacer al aire o en
un horno a una temperatura no mayor a 60°C.
Ahora se tamiza una cantidad del suelo pulverizado representativo del tamiz de ¾”.
Se selecciona una muestra de 5 Kg.
5.3.2. Procedimiento:






Se mezcla la muestra con agua suficiente para humedecerla por completo.
Se compacta el suelo en un molde de 101,6 mm de diámetro, en 5 capas aproximadamente
iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 25 golpes distribuidos con el martillo
con una caída libre de 457 mm por encima de la altura aproximada del suelo.
Se retira el collar de extensión y se recorta cuidadosamente el suelo compactado que
sobresalga de la parte superior del molde utilizando la regla metálica. Los huecos que hayan
quedado en la muestra compactada se deberá llenar con el mismo material.
Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el molde y se le
resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por 1060,44 (1/0,000943
3
m ) y se anota el resultado como la masa unitaria húmeda, δh1.
Luego se toma una muestra de suelo compactado en el molde y se pesa, luego se pone a secar
en un horno a 110 ± 5°C por un tiempo de 12 horas mínimo o hasta tener una masa constante.
Para este paso no se debe tomar una muestra menor a 300 gr.
Luego se repite todo hasta que disminuya o no halla cambio en la masa unitaria húmeda, δh.
5.4. Método D
5.4.1. Preparación de la Muestra:

La muestra se prepara de la misma manera que el método C, pero en este caso la masa
aproximada es de 11 Kg.
________________________________________________________________________________________
5.4.2. Procedimiento:

Se debe hacer el mismo procedimiento del método C, excepto en lo siguiente:
o Se compacta la muestra en un molde de 152,4 mm de diámetro, en 5 capas
aproximadamente iguales de 125 mm de altura. Cada capa se compacta con 56 golpes
distribuidos uniformemente.
o Se pesa el molde húmedo. Luego se multiplica la masa del suelo compactado y el
molde y se le resta la masa del molde; seguidamente se multiplica ese resultado por
3
471 (1/0,002124 m ) y se anota el resultado como la masa unitaria húmeda, δh1.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-142-07., (págs. 1-6). Bogotá.
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INFORME NO. 1
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Muestra
Compactada No.
Masa unitaria
húmeda, δh1
3
(Kg/m )
CÁLCULOS
a.
Porcentaje de humedad en la muestra con base en la masa seca del suelo en el horno:
A: Masa del recipiente y del suelo húmedo.
B: Masa del recipiente y del suelo seco.
C: Masa del recipiente.
4.2 Masa unitaria seca:
δd: Masa unitaria seca.
δh: Masa unitaria húmeda.
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TABLA DE RESULTADOS
Muestra
Compactada No.
Masa unitaria
seca, δd
3
(Kg/m )
ANALISIS DE RESULTADOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 2
D ENSIDAD
EN TERRENO ( MÉTODO CONO DE AREN A )
1. O B J ET I V O S

Determinar la densidad de un suelo con poca cantidad de rocas o material grueso.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Densidad: es la magnitud que expresa la relación entre masa y volumen. Es decir cuanto
material hay en un determinado espacio.
3. E Q UI P O S

Aparato de cono de arena: debe cumplir con las siguientes características
o
o
o
o
o
Un frasco u otro recipiente el cual pueda contener arena, con una capacidad superior al
necesario para llenar el hueco de ensayo y un cono que pueda ser apoyado en la platina de
base durante el ensayo. Aproximadamente de 4 litros.
Una placa de base de metal con un orificio central para recibir el embudo grande.
Arena, La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, tener una densidad y gradación
uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente.
Balanza de capacidad de 20 Kg. y sensibilidad de 5 g como mínimo.
Equipo para secado, Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin
de determinar su contenido de humedad.
________________________________________________________________________________________
A continuación se muestra las partes del aparato de cono de arena:
I LUSTRACIÓN 4. P ARTES DE UN APARATO
CONO DE ARENA
________________________________________________________________________________________
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
En el desarrollo de una obra civil, como por ejemplo, la construcción de una vía es de vital
importancia conocer la densidad del suelo o material granular compactado con el que se está
trabajando para la construcción de relleno para base o subbase de la vía; en ocasiones es muy
urgente saber ese data que no hay tiempo de hacer un ensayo de proctor modificado o cualquier
otro tipo de ensayo de laboratorio que permita conocer la densidad del material, es en ese caso
cuando se emplea el cono de arena, para conocer la densidad del material en terreno. Este método
no se recomienda para suelos blandos, ni saturados.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Calibración del equipo: Se debe llevar acabo la calibración del aparato cono de arena, dicha
calibración permite conocer la constante del cono o masa de la arena contenida en el embudo
grande y la placa de base del aparato de cono de arena, dicho procedimiento se lleva de la siguiente
manera
5.1.1. Calibración:






Se llena el aparato con arena.
Se determina la masa del aparato lleno con arena.
Luego la placa debe ser colocada en una superficie plana, limpia y nivelada. Posteriormente el
aparato se coloca sobre el orificio de la placa de base, cabe mencionar que durante el ensayo se
debe colocar el aparato y placa de base en la misma posición.
Se abre la válvula hasta que cese el flujo de arena. Cuando cese el flujo de arena se cierra
inmediatamente la válvula, durante este paso se debe cuidar que la superficie no se mueva ni vibre.
Se retira el aparato de cono de arena y se pesa con la cantidad de arena restante. Luego se calcula
la cantidad de arena que se usó para llenar el embudo y la placa base, dicho valor será la constate
del aparato de cono de arena.
Este procedimiento se repite mínimo 3 veces y la diferencia o variación entre cada uno no debe ser
mayor del 1%.
5.1.2. Densidad de la arena:






3
3
Se selecciona un molde con volumen cilíndrico (se recomienda molde de 944 cm y 2124 cm ). Se
prepara un montaje para colocar la placa base y el aparato de cono para dejar caer la arena.
Se llena de arena el aparato ensamblado.
Se determina y registra la masa del recipiente de calibración vacío.
Cuando el recipiente de calibración tiene el mismo diámetro del borde flanqueado del orificio de la
placa de base, se invierte y se centra el aparato lleno de arena y la placa de base en el recipiente de
calibración.
Se abre totalmente la válvula y se deja que la arena llene el recipiente. Cuando cesa el flujo se
cierra la válvula.
Se determina la masa del aparato y la arena restante. Se calcula la masa neta de la arena el
recipiente de calibración, restando la constante del cono y se registra. También se puede
determinar directamente la masa de la arena que lleno el molde de calibración.
________________________________________________________________________________________

Se calcula la densidad de la arena de la siguiente manera:
5.2. Determinación de la densidad del suelo in situ:



Se llena el aparato con la arena acondicionada para la cual se ha determinado la densidad y la
constante del cono. Se determina la masa total.
Se coloca la placa de base sobre la superficie plana, verificando que este en contacto con la
superficie del suelo alrededor del orificio flanqueado central de la placa. Se marca el contorno de la
placa para controlar el movimiento durante el ensayo y, si fuera necesario, se asegura la placa con
puntillas enterradas en el perímetro de la placa, o por otro medio, pero sin perturbar el suelo que
se va a ensayar.
El volumen del hueco de ensayo depende del tamaño máximo del las partículas del suelo que se
ensaya. Los volúmenes del hueco de ensayo deben ser tan grandes como sea practico para reducir
errores y no deberá ser inferior a los indicados en la Tabla 1. Se selecciona una profundidad del
hueco de tal manera que permita una muestra representativa del suelo. Para control de
construcción, la profundidad del hueco debe ser aproximada al espesor de una o mas capas
compactadas. El procedimiento para calibrar la arena debe reflejar esta profundidad del hueco.
T ABLA 9. V OLÚMENES MÍNIMOS DEL
HUECO D E ENSAYO , DE ACUERDO AL TAMAÑO MÁXIMO DE
LAS PARTÍCULAS DEL SUELO A ENSAYAR .

(T OMADO NORMA INVIAS - E -161-07)
Se excava el hueco de ensayo a través del orificio central de la placa de base, teniendo cuidado para
no alterar o deformar el suelo alrededor del hueco. Los lados del hueco deberán tener un leve
declive hacia dentro y el fondo deberá ser razonablemente plano o cóncavo. El hueco debe quedar
tan libre como sea posible de oquedades, partículas sobresalientes y cortes agudos, puesto que
pueden afectar la exactitud del ensayo. Se coloca todo el material excavado y cualquier material
que se haya aflojado al excavar, en un recipiente hermético, marcado con el número de ensayo
para identificación. Se debe tener cuidado de no perder material. Se protege este material contra la
pérdida de humedad hasta que se determine la masa y se obtenga una muestra para determinar
humedad, de tamaño acorde con los mínimos indicado en la Tabla 2.
________________________________________________________________________________________
T ABLA 10. C ANTIDADES MÍNIMAS DE MUESTRA PARA DETERMINACIÓN DE HUMEDAD . ( TOMADO
NORMA INVIAS - E -161-07)





Se limpia la pestaña del orificio de la placa de base, se invierte el aparato de cono de arena y se
coloca el embudo del cono de arena en el orificio flanqueado, en la misma posición marcada
durante la calibración. Se eliminan o reducen al mínimo las vibraciones causadas por el personal o
los equipos en el área de ensayo. Se abre la válvula y se deja que la arena llene el hueco, el embudo
y la placa de base. Es necesario tener cuidado para evitar que el aparato se mueva o vibre cuando la
arena está fluyendo. Cuando la arena deja de fluir, se cierra la válvula.
Se determina la masa del aparato con la arena restante, se registra y se calcula la masa de la arena
utilizada.
Se determina y se registra la masa húmeda del material que se retiró del hueco de ensayo.
Se mezcla completamente el material y se obtiene, una muestra representativa para determinar el
contenido de humedad, Tabla 2, o se usa toda la muestra.
Se determina el contenido de humedad.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-161-07., (págs. 1-13). Bogotá.
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 2
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE DATOS
Datos
Masa de la arena
que se utilizó para
llenar el hueco, el
embudo y la placa
de la base M1 (gr.)
Constante del
cono M2 (gr.)
Densidad de la
3
arena δ1 (gr/cm )
Masa húmeda del
material removido
del hueco del
ensayo M3 (gr.)
CÁLCULOS
a.
Volumen del hueco de ensayo
4.2 Masa seca del material removido del hueco de ensayo (M 4):
4.3 Densidad húmeda del material de ensayo (δm):
4.4 Densidad seca del material de ensayo (δd):
Contenido de
humedad del
material removido
del hueco de
ensayo (%)
________________________________________________________________________________________
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Densidad Húmeda
Densidad Seca
3
3
(gr/cm )
(gr/cm )
ANÁLISIS DE RESULTADOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 3
CBR
EN LABORATORIO
1. O B J ET I V O S

Determinar la capacidad portante de suelo.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

CBR: representa el índice de resistencia del suelo. Este método de ensayo esta proyectado, mas
no limitado, para la evaluación de la resistencia de materiales cohesivos que contengan
máximos de partículas de menos de 19mm.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Prensa
Moldes
Descripción
Utilizada
para
forzar la
penetración de un pistón en el
espécimen. Debe tener una
capacidad
suficiente
para
penetrar el pistón en el
espécimen a una velocidad de
1.27 mm/min (0.05”/min) y
hasta una profundidad de 12.7
mm (0.5”).
De metal, cilíndricos, de 152,4
mm ± 0.66 mm (6 ±0.026") de
diámetro interior y de 177,8 ±
0.46 mm ( 7 ± 0.018") de altura,
provisto
de
un
collar
suplementario de 51 mm (2.0")
de altura y una placa de base
perforada de 9.53 mm (3/8")
de espesor. Las perforaciones
de la base deberán ser por lo
menos 20 uniformemente
espaciadas dentro de la
circunferencia del molde, no
excederán de 1,6 mm (1/16”)
de diámetro (Figura 1). La base
se deberá poder ajustar a
cualquier extremo del molde.
________________________________________________________________________________________
De forma circular, metálico, de
150.8 ± 0.8mm (5 15/16”±
1/32”) de diámetro y de 61.37
± 0.25 mm (2.416 ± 0.01") de
espesor, para insertarlo como
falso fondo en el molde
cilíndrico
durante
la
compactación.
Disco Espaciador
Un martillo metálico con una masa de
4.536 ± 0.009 Kg. (10.0 ±0.02 lb), que
tenga una cara plana circular de
diámetro de 50.80 ± 0.25mm (2.000 ±
0.01"). El diámetro real de servicio no
podrá ser menor de 50.42mm (1.985”).
El martillo deberá estar provisto de una
guía apropiada que controle la altura
de la caída del golpe desde una altura
libre de 457 ± 2 mm (18.0 ± 0.06") por
encima de la altura del suelo. La guía
deberá tener al menos 4 agujeros de
ventilación, de diámetro no menor de
9.5
mm
(3/8"),
espaciados
aproximadamente a 90° (1.57 rad) y 19
mm (3/4") de cada extremo, y deberá
tener suficiente luz libre, para que la
caída del martillo y la cabeza no tengan
restricciones.
Una placa de metal perforada, por cada
molde, de 149.2 + 1.6 mm (5 7/8 ±
1/16”)
de
diámetro,
cuyas
perforaciones no excedan de 1,6 mm
(1/16") de diámetro. Estará provista de
un vástago en el centro con un sistema
de tornillo que permita regular su
altura.
Martillo
Aparato
expansión
medidor
Sobrecargas metálicas
Pistón de penetración
de
Un trípode cuyas patas puedan
apoyarse en el borde del molde, que
lleve montado y bien sujeto en el
centro un dial (deformímetro), cuyo
vástago coincida con el de la placa, de
forma que permita controlar la posición
de éste y medir la expansión, con
aproximación de 0.025 mm(0.001").
Unas diez por cada molde, una
anular y las restantes ranuradas,
con una masa de 2,27 ± 0.04 Kg (5
± 0.10 lb) cada una, 149.2 + 1.6
mm (5 7/8 ± 1/16”) de diámetro
exterior y la anular con 54 mm de
diámetro en el orificio central.
Cilíndrico, metálico de 49.63 ± 0.13 mm
de diámetro (1.954 ± 0.005"), área de
1935 mm² (3 pulg²) y con longitud
necesaria para realizar el ensayo de
penetración con las sobrecargas, pero
nunca menor de 101.6 mm (4").
________________________________________________________________________________________
Con recorrido mínimo de 25
mm (1") y divisiones en 0.025
mm (0.001"), uno de ellos
Deformímetro
provisto de una pieza que
permita su acoplamiento en la
prensa
para
medir
la
penetración del pistón en la
muestra.
Con capacidad suficiente para
Tanque
la inmersión de los moldes en
agua.
Horno
Balanzas
4. A P LI CA CI Ó N
Termostáticamente controlado,
capaz de mantener una
temperatura de 110 ± 5°C (230
+ 9°F) para el secado de las
muestras.
Una de 20 kg de capacidad, y
otra
de
1000
g
con
sensibilidades de 5 g y 0.1 g
respectivamente.
A L A I N G E N I E RÍ A
Como es bien sabido, el ensayo de CBR es empleado para determinar la resistencia de los
materiales empleados para subrasante, subbase y base en unas condiciones de humedad y
densidad, cabe aclarar que también es empleado para materiales reciclados para emplearlo en
pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje, por esta razón el ensayo de CBR es parte
importante de los datos necesarios para diseño de pavimentos flexibles.
5. P R O CE DI MI EN T O


Como primera medida se debe determinar el contenido de humedad inicial de la muestra, para
poder determinar cuánta agua se le debe verter a la muestra (de 5500g) y de esta manera llevarla a
la humedad optima, la cual es obtenida por medio del ensayo de proctor modificado.
Luego de esto se preparan 5 capas de 1100 g para ser compactados en los moldes, la cantidad de
golpes para compactar son 12, 25 o 56 golpes, dichos golpes se realizan con el martillo de
compactación. Cabe aclarar que normalmente se hacer 3 especímenes compactados a 12, 25 y 56
________________________________________________________________________________________
golpes respectivamente, pero en la normativa INVIAS 148 - 07 aclara que en algunos casos se han
realizado ensayos de CBR solo con un espécimen.
 Luego de realizar la compactación de las 5 capas de 1100 cada una y con un número de golpes
determinados, se pesa el molde más la muestra y se procede a colocar las sobrecargas metálicas.
 Seguido de esto se pone el dial, apoyado en el trípode, y se toma la medida en cero.
 Luego el molde con la muestra y las sobrecargas metálicas, son sumergidas por un tiempo de 24
horas si se trata de suelos granulares que se saturen de agua rápidamente y si los ensayos
muestran que esto no afecta los resultados. Para algunos suelos arcillosos puede ser necesario un
período de inmersión superior a 4 días.
 Después de que pasa el tiempo necesario de sumergida la muestra, se vuelve a leer el
deformímetro para medir el hinchamiento. Si es posible, se deja el trípode en su posición, sin
moverlo durante todo el período de inmersión; no obstante, si fuera preciso, después de la primera
lectura se puede retirar, marcando la posición de las patas en el borde del molde para poderla
repetir en lecturas sucesivas. La expansión se calcula como un porcentaje de la altura inicial del
espécimen.
 Después del período de inmersión se saca el molde del tanque y se vierte el agua retenida en la
parte superior del mismo, sosteniendo firmemente la placa y sobrecarga en su posición. Se deja
escurrir el molde durante 15 minutos en su posición normal y, a continuación, se retiran las
sobrecargas y la placa perforada. Inmediatamente, se pesa y se procede al ensayo de penetración.
 Para la penetración Se coloca sobre el espécimen las mismas sobrecargas que tuvo durante el
período de inmersión. Para evitar el empuje hacia arriba del suelo dentro del agujero de las pesas
de sobrecarga, es conveniente asentar el pistón luego de poner la primera sobrecarga sobre la
muestra. Para ello, previamente se ha llevado el conjunto a la prensa y colocado el pistón de
penetración en el orificio central de la sobrecarga anular. Después de aplicar la carga de
asentamiento se coloca el resto de las sobrecargas alrededor del pistón.
 Se monta el dial medidor de manera que se pueda medir la penetración del pistón y se aplica una
carga de 44 N (10 lb) para que el pistón asiente. Seguidamente, se sitúan en cero los diales
medidores, el del anillo dinamométrico, u otro dispositivo para medir la carga, y el de control de la
penetración. Para evitar que la lectura de penetración se vea afectada por la lectura del anillo de
carga, el control de penetración se deberá apoyar entre el pistón y la muestra o e l molde.
 Se aplica la carga sobre el pistón de penetración mediante el gato o mecanismo correspondiente de
la prensa, con una velocidad de penetración uniforme de 1.27 mm (0.05") por minuto. Las prensas
manuales no pre paradas para trabajar a esta velocidad de forma automática se controlarán
mediante el deformímetro de penetración y un cronómetro. Se anotan las lecturas de la carga para
las siguientes penetraciones:
________________________________________________________________________________________
 Finalmente, se desmonta el molde y se toma de los 25 mm (1”) superiores, en la zona próxima a
donde se hizo la penetración, una muestra para determinar su humedad. Su masa deberá ser de al
menos 100 g si el suelo ensayado es de grano fino y de 500 g si es granular.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-148-07., (págs. 1-13). Bogotá.
________________________________________________________________________________________
INFORME NO. 3
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CÁLCULOS
a.
Humedad de compactación: consiste en la masa en gramos que hay que añadir al suelo
para que alcance la humedad prefijada.
(
) (
)
Ww: masa de agua a añadir (gr.)
Wo: % humedad inicial
Wp: % humedad prefijada
Wh: masa húmeda de la porción de suelo
3.2 Agua absorbida:
Ma.i.: humedad antes de inmersión
Md.i.: humedad después de inmersión
3.3 Curva esfuerzo-penetración: Se calcula la presión aplicada por el pistón para cada penetración
indicada en la Sección 5.4 y se dibuja la curva para obtener las presiones reales de penetración
a partir de los datos de prueba; el punto cero de la curva se debe ajusta r para corregir las
irregularidades de la superficie de la muestra, que afectan la forma inicial de la curva. Se dibuja
una curva por muestra ensayada.
3.4 Expansión:
L1: Lectura inicial en mm
L2: Lectura final en mm
________________________________________________________________________________________
3.5
Valor de la relación de soporte (CBR): Se llama valor de la relación de soporte (índice CBR),
al tanto por ciento de la presión ejercida por el pistón sobre el suelo, para una penetración
determinada, con relación a la presión correspondiente a la misma penetración en una
muestra patrón. Las características de la muestra patrón son las siguientes:
Para calcular el índice CBR se procede como sigue:
3.5.1
Se dibuja una curva que relacione las presiones (ordenadas) y las penetraciones (abscisas),
y se observa si esta curva presenta un punto de inflexión. Si no presenta punto de inflexión
se toman de la curva los valores de presión correspondientes a 2.54 y 5.08 mm (0,1" y 0,2")
de penetración. Si la curva presenta un punto de inflexión, la tangente a la curva en ese
punto cortará el eje de abscisas en otro punto, (0 corregido), el cual se toma como nuevo
origen para la determinación de las presiones correspondientes a 2,54 y 5,08 mm.
3.5.2
Con los valores de penetración obtenidos como se acaba de indicar, se calculan los valores
de Relación de Soporte correspondientes, dividiendo las presiones correspondientes por
________________________________________________________________________________________
los esfuerzos de referencia 6.9 MPa (1000lb/plg²) y 10.3 MPa (1500 lb/plg²)
respectivamente, y se multiplica por 100. La relación de soporte reportada para el suelo es
normalmente la de 2.54 mm (0.1") de penetración. Cuando la relación a 5.08 mm (0.2") de
penetración resulta ser mayor, se repite el ensayo. Si el ensayo de comprobación da un
resultado similar, se usa la relación de soporte para 5.08 mm (0.2") de penetración.
3.5 CBR de diseño para un solo contenido de humedad (humedad óptima): Usando los datos
obtenidos de los tres especímenes, se dibuja la curva densidad seca-CBR. El CBR de diseño
puede, entonces, ser determinado al porcentaje deseado de la densidad seca máxima,
normalmente correspondiente al porcentaje mínimo especificado para el control de
compactación en obra.
3.6 CBR de diseño para un rango de contenidos de humedad: Se trazan las curvas de compactación
y de humedad de compactación y CBR corregido con los datos de las pruebas para las tres
energías de compactación. Igualmente, se elaboran las curvas de Densidad Seca-CBR para las
humedades dentro del rango especificado. Para el propósito del informe, se selecciona el CBR
más bajo dentro del rango especificado de contenido de humedad, que tenga una masa
unitaria seca que este entre la mínima especificada y la masa unitaria seca producida por
compactación dentro del rango de contenido de agua. Se debe reportar la expansión para la
combinación densidad – humedad seleccionada.
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Masa de agua a añadir
(gr)
% Expansión
Agua absorbida
Valor de CBR
(%)
ANALISIS DE RESULTADOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
P RÁCTICA N° 4
P UNTO
DE LLAMA E IGNI CIÓN
1. O B J ET I V O S

Determinar la temperatura máxima a la que un material pétreo puede estar expuesto antes de que
se produzca fuego.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Punto de llama e ignición: Se denomina Punto de ignición o Punto de llama de una
materia combustible al conjunto de condiciones físicas (presión, temperatura) necesarias para
que la sustancia empiece a arder y se mantenga la llama sin necesidad de añadir calor exterior.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Descripción
Aparato de copa abierta
Cleveland. (operación manual)
Este aparato consta de la copa de
ensayo, placa de calentamiento,
aplicador de la llama, calentador y
soportes.
Placa de calentamiento
Se compondrá de dos platinas, una
metálica, de bronce, hierro dulce o de
acero, y la otra de asbesto duro. La platina
metálica deberá tener un orificio en el
centro y un área de depresión plana
alrededor del orificio, a manera de escalón,
en la cual se soporta la copa. La platina de
asbesto también tendrá un orificio en el
centro, pero de diámetro mayor, de tal
forma que al colocarla sobre la platina
metálica, no cubra el escalón de ésta.
Aplicador de la llama de ensayo
Deberá ser de cualquier diseño
adecuado, pero la boquilla deberá ser
de 1.6 ± 0.05 mm (1/16") de diámetro
en el extremo y el orificio deberá tener
un diámetro aproximado de 0.8 ± 0.05
mm (1/32"). Deberá estar montado de
tal forma que permita la repetición
automática del barrido de la llama de
ensayo sobre la muestra, el cual se
puede hacer girando el orificio de la
boquilla en un arco de circunferencia
con un radio no menor de 150 mm
(6").
________________________________________________________________________________________
Puede ser sustituido por cualquier
fuente conveniente, el uso de un
Calentador
quemador de gas o una lámpara
de alcohol están permitidos, Es
preferible que el calentador sea
controlado por un transformador
de voltaje variable
Protector
Termómetro
Mordaza de nivel de llenado
4. A P LI CA CI Ó N
Se recomienda utilizar un protector
(caja protectora) con base cuadrada
de 460 mm (18") de lado por 610 mm
(24") de altura y que tenga un frente
abierto.
Un termómetro que tenga un
rango de temperatura de -6° a
+400° C (20° a 760° F) de acuerdo
con las especificaciones de la
ASTM E-1, que correspondan a la
referencia 11C, 28C o 11F o con las
del IP para 28° C y 28° F.
Es un dispositivo que ayuda a
proporcionar un ajuste de la
muestra en el nivel marcado en la
copa, puede ser fabricado con un
metal apropiado de sección más
pequeña.
A L A I N G E N I E RÍ A
Para la construcción de una vía utilizando materiales bituminosos, es sabido que dichos materiales
son inflamables debido a su composición química, es por esto que se debe conocer a que
temperatura se prendera fuego en el material bituminoso.
5. P R O CE DI MI EN T O
El desarrollo de esta práctica de laboratorio, se puede realizar por medio de dos métodos. Uno es
cuando se emplea un equipo manual, y otro cuando se emplea un equipo mecánico.

Empleando un equipo manual:
1.
2.
3.
La copa debe ser llenada con el material, a cualquier temperatura que no exceda 56°C por
encima del punto de ignición esperado. La muestra debe llegar hasta la parte superior del
mecanismo donde está la línea de llenado. Se deben eliminar las burbujas de aire que
queden en la superficie de la muestra con un objeto puntiagudo.
Se enciende la llama de ensayo y se ajusta a un diámetro entre 3. 8 y 5.4 mm.
La cantidad de calor aplicado inicialmente deberá tener un incremento de temperatura de
la muestra de 14° a 17°C por minuto. En el momento en el que la muestra llegue a una
temperatura de 56°C por debajo del punto de ignición esperado, se disminuye la
temperatura de manera que en los últimos 28°C antes de llegar al punto de ignición, de
manera que el incremento de temperatura sea de 5° a 6°C por minuto.
________________________________________________________________________________________
4. Cuando se llegue a 28° C bajo el punto de ignición, se empieza a aplicar la llama de ensayo,
una vez por cada aumento de 2° C. Se pasa la llama de ensayo a través del centro de la
copa, con un movimiento suave y continuo, bien sea en una línea recta o a lo largo del arco
de una circunferencia que tenga un radio de al menos 150 ± 0.1 mm. El centro de la llama
de prueba se debe mover en un plano horizontal que esté a no más de 2.5 mm por encima
del plano del borde superior de la copa, pasando primero en una dirección, y la siguiente
vez en la dirección opuesta. El tiempo empleado para efectuar un barrido de la llama de
ensayo a través de la copa deberá ser de alrededor de 1 ± 0.1 segundos. Durante los
últimos 28° C de aumento de temperatura antes del punto de ignición, se debe evitar la
perturbación de los vapores en la copa de ensayo por movimientos repentinos o por
respirar cerca de la copa.
5. Si persiste espuma encima del espécimen de ensayo durante los últimos 28° C, se eleva la
temperatura sin sobrepasar la esperada para el punto de ignición, se termina el ensayo y
omite cualquier resultado.
6. Cuando se ensayen materiales donde la temperatura esperada de punto de ignición no se
conozca, se debe llevar el material en la copa de ensayo a una temperatura no mayor a 50°
C, o cuando el material lo requiera éste será calentado antes de colocarlo en la copa y
posteriormente se llevará a esta temperatura.
7. Para determinar el punto de llama, se continúa calentando la muestra tal como se indica
en el paso No. 4, de tal manera, que la temperatura se aumente a una rata de 5° a 6° C por
minuto. Se continúa con la aplicación de la llama de ensayo a intervalos de 2° C hasta que
se obtenga el punto de ignición tal como se menciona en el paso No. 4.
8. Se registra el punto de ignición observado, la lectura en el aparto de medida de
temperatura y el tiempo del ensayo en el que se distingue una llama producida por la
ignición en el interior de la copa.
9. Se debe tener en cuenta que la muestra tiene ignición cuando una larga flama aparece
instantáneamente y se propaga sobre toda la superficie del espécimen. Se hace referencia
a esto debido a que durante la aplicación de la llama puede causar una aureola azulada o
una flama abundante antes del verdadero punto de ignición, este no se considera como el
verdadero punto de ignición, por lo tanto, debe ser ignorado.
10. Si el punto de ignición es detectado en la primera aplicación de la llama, el ensayo deberá
ser interrumpido, los resultados serán descartados y se repetirá nuevamente el ensayo con
una muestra fresca. La primera aplicación de la llama sobre la muestra fresca se deberá
realizar a una temperatura menor a 28° C, de la hallada cuando el punto de ignición fue
detectado en la primera aplicación.
11. Para determinar el punto de llama, se continua calentando el espécimen, después de
registrar el punto de ignición, con incrementos de temperatura deben ser de 5° a 6° C por
minuto, se continúa la aplicación de la llama a intervalos de 2° C, hasta que el espécimen
se encienda y las sustancias permanezcan quemándose por lo menos durante 5 segundos.
Se registra la temperatura de ensayo del espécimen, cuando la flama que cause la ignición
sea aplicada. Se mantiene ardiendo el espécimen y se observa el punto de llama.

Empleando un equipo automático:
1.
2.
El equipo automático deberá ser capaz de desarrollar el procedimiento de un equipo
manual mencionado en los pasos 1, 2 y 3 del método anterior, incluyendo la aplicación de
la llama, la determinación del punto de ignición, o de llama o de ambos y registrarlos.
Se llena la copa con la muestra hasta que la cima del menisco quede exactamente en la
línea de llenado y coloque la copa en el centro del horno o calentador. La temperatura de
la copa y de la muestra de ensayo no excederá en 56° C por debajo del punto de ignición
________________________________________________________________________________________
esperado. Si se adiciona demasiada muestra a la copa, se debe remover el exceso usando
una pipeta, se limpia la copa por fuera y se enrasa. Se eliminan las burbujas de aire que se
forman en la superficie del espécimen con un implemento puntiagudo y se mantiene el
nivel requerido en la copa. Si persiste la presencia de espuma durante el ensayo, se debe
dar por terminado este proceso y se omiten los resultados.
3. Las muestras viscosas se deberán calentar hasta que sean razonablemente fluidas antes de
ser vertidas dentro de la copa, sin embargo la temperatura de la muestra durante el
calentamiento no excederá los 56° C por debajo del punto de ignición, se enciende la llama
de ensayo y se ajusta a un diámetro entre 3. 8 y 5.4 mm.
4. Se enciende el equipo automático, según el manual de instrucciones del usuario y se
continúa con el proceso descrito en el paso 11 del método anterior.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-709-07., (págs. 1-13). Bogotá.
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INFORME NO. 4
TITULO
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OBJETIVOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE DATOS
Datos
Punto de ignición
Punto de llama
CÁLCULOS
a.
Corrección del punto de ignición: esta corrección dependerá de la presión real barométrica
real ambiente, la cual no debe diferir de 760mm de mercurio (101,3 MPa), en caso de que
si difiere, la corrección se calculara de las siguientes maneras (según unidades de
temperatura):
o
Para temperatura medida en °C:
°C = punto de ignición observado en °C.
P = presión barométrica ambiente en mm de mercurio.
K = presión barométrica en KPa.
o
Para temperatura medida en °F:
°F = punto de ignición observado en °F.
P = presión barométrica ambiente en mm de mercurio.
________________________________________________________________________________________
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Punto de ignición
Punto de llama
(corregida)
ANALISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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CONCLUSIONES
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 5
P UNTO
DE ABLANDAMIENT O ( ANILLO Y BOLA )
1. O B J ET I V O S

Determinar el punto de ablandamiento de productos bituminosos en el intervalo de 30° a 157° C.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Punto de ablandamiento: Es la temperatura a la cual el cemento asfáltico se vuelve lo
suficientemente blando como para comenzar fluir. Se suele suponer, en términos amplios, que
la consistencia en este punto es equivalente a la que presenta cuando su penetración es 800
(0.1mm).
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Descripción
Anillos
Platos de base
Bolas
Guía para bolas
Recipiente para baño
Soporte de anillos y montaje
completo
Hechos
de
material
no
absorbente, con espesor suficiente
para prevenir la deformación y de
tamaño adecuado (50 x 75 mm (2
x 3”)) para mantener dos o más
anillos. Los platos serán planos.
Esferas de acero, de 9.5 mm de
diámetro (3/8"), pesando cada una
3.5 ± 0.05 g.
De bronce.
Recipiente de vidrio que se pueda
calentar, con un diámetro interno
no menor de 85 mm, y altura
entre la base y el borde de 120
mm como mínimo, con capacidad
de 800 ml.
Un soporte de bronce diseñado, para
sostener los dos anillos en posición
horizontal. El montaje, con la base de
los anillos colocada 25 mm (1") por
encima de la superficie superior del
plato de base. La superficie inferior de
este último deberá estar 16 ± 3 mm
(5/8 ± 1/8") por encima del fondo del
baño.
________________________________________________________________________________________
Termómetros
Líquido para baño
4. A P LI CA CI Ó N
Existen dos tipos de termómetros uno
de 15°C y otro de 16°C, con un
intervalo de temperatura de -2°C a
80°C para el de 15°C, y de 30°C a
200°C para el de 16°C. El termómetro
adecuado se colocará en el montaje,
cuidando que el extremo del bulbo
esté a nivel con el fondo de los anillos
y dentro de los 13 mm (0.5") alrededor
de ellos, pero sin tocar los anillos ni el
soporte.
Agua destilada recién hervida,
para evitar formación de burbujas
sobre la superficie de la muestra.
A L A I N G E N I E RÍ A
En la construcción de una vía, se debe contar con materiales de excelente calidad para poder
cumplir con cada una de las expectativas y garantizar la vida útil de la vía. La determinación de
punto de ablandamiento es uno de los parámetros de calidad que se le realiza a productos
asfalticos para lo mencionado anteriormente.
5. P R O CE DI MI EN T O






Se realiza un baño con agua destilada recién hervida, para ablandamiento esperado entre 30° y 80°
C (86° y 176° F); se debe usar un termómetro 15C (ó 15F). La temperatura, al comenzar el baño,
deberá ser de 5° ± 1° C (41° ± 2° F).
A continuación se hace un montaje apropiado en un lugar que tenga buena ventilación, colocando
los anillos con la muestra asfáltica, termómetros, las guías para las bolas y se llena con el baño de
agua hasta una altura de 105±3mm.
Se calienta suavemente todo el montaje en el baño de agua, para que se alcance y mantenga
durante 15 minutos la temperatura de 5° ± 1° C (41° ± 2° F), además se debe tener cuidado de no
contaminar el líquido del baño.
Utilizando unas pinzas se colocan las bolas en la guía para poder centrarlas.
Se aumenta la temperatura de una manera pausada, para poder mantener una elevación constante
de temperatura de 5°C/min.
Se debe esperar a que cada bola este rodeada por el producto bituminoso, es decir, hasta que cada
bola toque el fondo. Se toma el registro de temperatura mostrada por el termómetro cuando
ocurra lo mencionado anteriormente.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-712-07., (págs. 1-7). Bogotá.
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INFORME NO. 5
TITULO
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OBJETIVOS
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_____________________________________________________________________________________
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TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Punto de Ablandamiento
Tiempo aproximado
(°C)
(min.)
ANALISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
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_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 6
V ISCOSIDAD
DE ASFALTO S
(S AYBOLT F UROL )
1. O B J ET I V O S

Determinar la viscosidad del asfalto a la temperatura más alta que el pavimento suelo
experimentar durante su vida útil.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Viscosidad Saybolt Furol: Es el tiempo en segundos, corregido, durante el cual fluyen 60 ml de
muestra a través de un orificio Furol calibrado bajo condiciones específicas. El valor de la
viscosidad se informa en segundos Saybolt Furol (SSF) a una temperatura especificada. La
palabra Furol es una contracción de las palabras "Fuel and road oils" (aceites y combustibles
para carreteras).
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Viscosímetro Saybolt
Baño
Descripción
El viscosímetro se deberá construir
de metal no corrosivo, con las
dimensiones mostradas. La punta del
orificio, Furol o
Universal, se puede fabricar como
una parte sustituible. Debe tener una
tuerca en el extremo inferior del
mismo para asegurarlo en el baño. Se
debe contar con un corcho u otro
medio para evitar el flujo de la
muestra antes de iniciar el ensayo.
Una pequeña cadena o una cuerda se
puede unir al corcho para facilitar su
remoción.
Es un recipiente con un líquido, en el cual
se introduce el viscosímetro, con el fin de
garantizar una posición vertical del
mismo, y proporcionar un aislamiento
térmico, provisto con una espiral
controlada
termostáticamente,
que
calienta o enfría el baño para que esté
dentro
de
los
valores
medios
especificados en la Tabla 2. Los
calentadores y la espiral se deben colocar
a una distancia mínima de 75 mm (3") del
viscosímetro. Debe contar con dispositivos
para mantener el líquido del baño al
menos a 6 mm (0.25") por encima del
borde del rebosadero de flujo.
________________________________________________________________________________________
Pipeta
Termómetros
Embudo con filtro
Equipado
con
tamices
intercambiables
de
850μm
(No.20), 150 μm (No.100) y 75
μm (No.200). También, se pueden
emplear embudos con filtro de
diseño adecuado.
Matraz recibidor
Cronometro
4. A P LI CA CI Ó N
Graduado en décimas (1/10) de
segundo y con aproximación a 0.1%,
cuando se realiza el ensayo durante
un período de 60 minutos. Se pueden
aceptar cronómetros eléctricos si son
operados en un circuito de frecuencia
controlada.
A L A I N G E N I E RÍ A
A lo largo de la vida útil de un pavimento sus características varían por factores externos; uno de
esos factores es la temperatura la cual puede ocasionar cambios como por ejemplo en la
viscosidad, es por eso que al determinar el tipo de asfalto se debe saber a qué temperatura la
viscosidad cambia significativamente.
5. P R O CE DI MI EN T O
1.
2.
3.
Se selecciona la temperatura para el ensayo las cuales pueden ser de 25, 37.8, 50 y 98.9°C.
Se inserta un tapón de corcho, que tenga una cuerda unida para removerlo fácilmente,
dentro de la cámara de aire en el fondo del viscosímetro. El corcho se deberá ajustar
suficientemente, para evitar el escape de aire, lo cual se evidencia por la ausencia de
aceite sobre el corcho cuando éste se retira más tarde.
Si la temperatura escogida para el ensayo está por encima de la temperatura ambiente, el
ensayo se puede apresurar calentando previamente la muestra en su recipiente original,
no más de 1.7°C por encima de la temperatura de ensayo. Se debe tener cuidado con que
nunca se precaliente la muestra dentro de los 28°C cercanos a su punto de llama, puesto
que las pérdidas por volatilidad, pueden alterar su composición.
________________________________________________________________________________________
4. Se agita bien la muestra y se tamiza a través del embudo filtrador con malla de alambre de
150 μm (No.100), forzándola a caer directamente dentro del viscosímetro, hasta que el
nivel quede por encima del borde de rebose.
5. Para obtener una muestra representativa, se calienta ésta en el recipiente original a una
temperatura cercana a los 50° C revolviéndola y agitándola. Se sondea la parte inferior del
6.
7.
recipiente con una varilla, para tener la certeza de que todo el material ceroso está en
solución.
Se vierten 100 ml dentro del frasco Erlenmeyer de 125 ml, se tapa suavemente con el
tapón de corcho o goma.
Se sumerge el frasco en el baño con agua en ebullición por 30 minutos.
A continuación se muestra un listado con los líquidos recomendados para realizar el baño:
T ABLA 11. L ÍQUIDOS DE BAÑO RECOMENDADOS (T OMADO NORMA INVIAS - E -714-07)
8.
Se mezcla adecuadamente, se saca del baño y se tamiza la muestra a través de la malla de
75 μm (No 200) directamente en el viscosímetro por medio de un embudo filtrante, hasta
que rebose el nivel del borde. Se debe completar el ensayo de viscosidad dentro de una
hora después del precalentamiento. El material se deberá vaciar dentro del viscosímetro a
temperatura ambiente, si el material es demasiado viscoso para vaciarlo a esta
temperatura, se debe precalentar tal como se describe en paso No. 5.
9. Se agita la muestra dentro del viscosímetro con el termómetro de viscosidad instalado
sobre su soporte. Se realiza un movimiento circular, girando entre 30 y 50 rpm en un plano
horizontal. Cuando la temperatura de la mezcla permanezca constante a la temperatura
de ensayo ± 0.05°C, durante 1 minuto de agitación continúa, se retira el termómetro.
10. Se introduce inmediatamente la punta de la pipeta extractora dentro de la galería, y se
aplica succión para extraer material, hasta que su nivel en la galería llegue por debajo del
borde de rebose. No se debe tocar el borde del rebose con la pipeta; la altura de carga
efectiva de la muestra se podría reducir.
11. Se hala el corcho del viscosímetro usando el cordel que tiene unido. Se pone en el mismo
instante a funcionar el cronómetro, y se detiene en el instante en que el fondo del
menisco de material alcance la marca de graduación en el frasco recibidor. Se anota el
tiempo de flujo en segundos, con aproximación a 0.1 segundos.
________________________________________________________________________________________
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-714-07., (págs. 1-13). Bogotá.
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INFORME NO. 6
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Tiempo de flujo (SSF)
CÁLCULOS
a.
Tiempo multiplicado por factor de corrección para viscosímetro:
t: Tiempo de flujo.
F: Factor de corrección para viscosímetro
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Tiempo de flujo (corregido)
________________________________________________________________________________________
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 7
D UCTILIDAD
1. O B J ET I V O S

Determinar la ductilidad de materiales asfalticos cuya consistencia puede ser solida o semisólida.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Ductilidad: consiste en la medida de cuanto puede estirarse una muestra de asfalto antes de
que se rompa en dos.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Moldes
Placa
Baño de agua
Ductilómetro
Descripción
Los moldes para fabricar las
probetas serán de bronce o zinc.
Para el llenado de los moldes, se
dispondrá de una placa de
bronce plana, provista de un
tornillo lateral de sujeción.
Su volumen de agua no será
inferior a 10 litros y estará
equipado con una placa
perforada para la colocación de
las probetas, situada a una
distancia mínima de 50 mm del
fondo y 100 mm de la superficie.
El aparato para el ensayo de
tracción se denomina ductilómetro
y, en esencia, consta de un tanque
de agua en el que se sumergen las
probetas, provisto de un mecanismo
de arrastre que no produzca
vibraciones, capaz de separar a la
velocidad especificada un extremo
de la probeta del otro, que
permanece fijo.
________________________________________________________________________________________
Termómetro
4. A P LI CA CI Ó N
Resistente al agua
A L A I N G E N I E RÍ A
En transcurso de la vida útil de una vía construida con un pavimento flexible, está expuesto a
deformarse dependiendo la demanda, para determinar el momento en el que el material se
fractura está el ensayo de ductilidad.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Preparación de probetas:







La placa y las partes del molde se deben cubrir con una película ligera de una mezcla en partes
iguales de glicerina y dextrina, talco o caolín.
Se monta el molde como se muestra a continuación:
La placa con el molde se colocan sobre una superficie horizontal, comprobando así que todas las
piezas del molde se apoyen por completo en la placa.
El material asfáltico se calienta cuidadosamente, agitándolo en cuanto su consistencia lo permita
para prevenir los sobrecalentamientos locales, hasta que esté lo suficientemente fluido para
verterlo.
El llenado en los moldes se hará con cuidado, procurando no distorsionar el correcto montaje de
sus piezas, vertiendo el material en forma de chorro fino en un recorrido alternativo de extremo a
extremo, hasta que se llene completamente y con un ligero exceso, evitando la inclusión de
burbujas de aire.
La probeta se deja enfriar a temperatura ambiente durante 30 a 40 minutos.
El conjunto de la placa, molde y probeta se introduce en el baño de agua, manteniéndolo a la
temperatura de ensayo con una variación máxima de 0.1° C, durante un tiempo comprendido entre
85 y 95 minutos. A continuación, se retira la placa del molde, se quitan las piezas laterales y se da
comienzo al ensayo.
5.2. Ejecución del ensayo:
________________________________________________________________________________________




La probeta se monta en el ductilómetro, introduciendo cada pareja de clavijas de los sistemas fijo y
móvil en los correspondientes orificios de cada pinza, poniendo a continuación en marcha el
mecanismo de arrastre del ensayo a la velocidad especificada hasta que se produzca la rotura, se
mide la distancia que se hayan separado ambas pinzas hasta este instante en cm.
Durante la realización del ensayo la probeta, al irse estirando, deberá permanecer en todo
momento sumergida en el agua del ductilómetro, sin aproximarse a la superficie.
Durante el ensayo el material asfáltico entre las pinzas se va estirando paulatinamente hasta
formar un hilo; el material se sigue estirando hasta producirse la rotura en el hilo.
Este procedimiento se repetirá tres veces con la misma muestra del material asfaltico.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-702-07., (págs. 1-5). Bogotá.
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INFORME NO. 7
TITULO
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OBJETIVOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE DATOS
Probeta No.
Datos
Distancia (cm)
CÁLCULOS
a.
Ductilidad:
∑
d: distancia de rotura.
n: número de probetas.
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Ductilidad
________________________________________________________________________________________
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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P RÁCTICA N° 8
P ENETRACIÓN
1. O B J ET I V O S

Determinar la consistencia de un material asfaltico.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Penetración: la distancia, expresada en décimas de milímetro hasta la cual una aguja normalizada
penetra verticalmente en el material en condiciones definidas de carga, tiempo y temperatura.
Normalmente, el ensayo se realiza a 25° C (77° F) durante un tiempo de 5 segundos y con una carga
móvil total, incluida la aguja, de 100 g, aunque se pueden emplear otras condiciones previamente
definidas.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Penetrómetro
Aguja de penetración
Descripción
Estará constituido por un
mecanismo que permita el
movimiento
vertical
sin
rozamiento apreciable de un
vástago o soporte móvil al cual se
pueda fijar firmemente por su
parte inferior, la aguja de
penetración.
La aguja será de acero inoxidable
endurecido y templado, tendrá
unos 50 mm de longitud y entre
1.00 y 1.02 mm de diámetro, con
uno
de
sus
extremos
simétricamente afilado hasta
formar un cono de ángulo
comprendido entre 8° 40' y 9° 40'
en toda su longitud, y cuyo eje
sea coaxial con el de la aguja; la
variación total axial entre las
intersecciones de las superficies
del cono y del cilindro, medida
como proyección sobre el eje de
simetría de la aguja, no deberá
exceder de0.02 mm.
________________________________________________________________________________________
Recipiente o molde para la
Los recipientes para las muestras
muestra
serán de metal o vidrio, de forma
cilíndrica y fondo plano.
Para la inmersión de los
recipientes con las muestras, se
dispondrá de un baño de agua
Baño de agua
con una capacidad mínima de 10
litros y provisto de un dispositivo
capaz
de
mantener
la
temperatura especificada para el
ensayo con una variación de ±0.1°
C (0.2° F).
La precisión de los instrumentos
empleados para medir
la
duración de los tiempos de carga,
Dispositivo medidor de tiempo
se
deberá
comprobar
inmediatamente antes de cada
ensayo. En este caso como se
trata de un penetrómetro
manual, el tiempo se medirá
mediante un cronómetro.
Para controlar las temperaturas
del ensayo en el baño de agua se
dispondrá de termómetros de
mercurio con varilla de vidrio, de
Termómetro
inmersión total, con subdivisiones
y escala máxima de error de 0.1º
C o cualquier otro dispositivo que
mida temperaturas con igual
precisión,
exactitud
y
sensibilidad.
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
Para poder garantizar un diseño duradero y de alta calidad en una vía, se debe tener en cuenta
todas y cada una de las características que influirán en el diseño y proceso constructivo de la
misma. Es por ello que es de vital importancia tener conocimiento en tipo de asfalto con el que se
va a trabajar; este ensayo cumple con esa condición ayudar a definir el tipo de pavimento según su
consistencia, o penetración.
5. P R O CE DI MI EN T O




Asegurarse de que el vástago de soporte donde está la aguja este limpio y seco, de manera
tal que no dificulte el paso de la aguja.
Se coloca el peso complementario sobre el vástago para que de esta manera se completen
los 100g.
Después de tener la muestra lista, se sumerge en un baño de maría durante una hora.
Después de transcurrida la hora se debe colocar la muestra en el penetrómetro.
________________________________________________________________________________________
 Se aproxima el mecanismo de la aguja del Penetrómetro hasta que la punta de la aguja
toque la muestra sin penetrarla.
 Poner en cero el penetrómetro.


Liberar el mecanismo durante un tiempo de cinco segundos.
Se debe realizar tres penetraciones en distintos puntos separados como mínimo 10 mm.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-706-07., (págs. 1-8). Bogotá.
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INFORME NO. 8
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
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TABLA DE DATOS
Penetración 1
(decimas de milímetro)
Datos
Penetración 2
(dm)
Penetración 3
(dm)
CÁLCULOS
̅
∑
̅ : Valor promedio de penetración
P: Penetración
n: No de penetraciones
TABLA DE RESULTADOS
El resultado es el promedio de las penetraciones cuyos valores no difieran de los siguientes valores:
Si se excede la tolerancia anterior, se debe repetir el ensayo con otra muestra preparada previamente.
________________________________________________________________________________________
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 9
E QUIVALENTE
DE ARENA DE SUELOS Y AG REGADOS FINOS
1. O B J ET I V O S

Determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso, en los
suelos o agregados finos.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Equivalente de arena: es la proporción de la altura alcanzada por las partículas de naturaleza
arenosa, en una suspensión de árido fino en agua, respecto a la altura alcanzada por las partículas
arcillosas en la misma suspensión, en porcentaje. Por este motivo, cuanto mayor es el equivalente
de arena de un árido fino, menor es el contenido en partículas arcillosas, por lo que su limpieza es
mejor.
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Cilindro graduado de plastico
Tapón macizo
Tubo irrigador
Descripción
Con diámetro interior de 31.75 ±
0.381 mm y altura de 430.0 mm
aproximadamente, graduado en
espacios de 2.54 mm, desde el
fondo hasta una altura de 381
mm.
De caucho o goma que ajuste en
el cilindro.
De acero inoxidable, de cobre o
de bronce, de 6.35 mm de
diámetro exterior, y 0.89 mm de
espesor, con longitud de 510 mm,
con uno de sus extremos cerrado
formando una arista.
________________________________________________________________________________________
De plástico o caucho. Con un
diámetro de 4.7 mm y de 1.20 m
Tubo flexible
de largo, aproximadamente, con
una pinza que permita cortar el
paso del líquido a través del
mismo. Este tubo conecta el sifón
con el tubo irrigador.
De 1 galón de capacidad,
destinado a contener la solución
de cloruro de calcio; el tapón de
Un botellón
este frasco lleva dos orificios, uno
para el tubo del sifón y el otro
para entrada de aire. El frasco se
debe colocar a 915 ± 25 mm de
altura sobre la mesa de trabajo.
De
diámetro
57
mm
Recipiente metálico
aproximadamente,
con
una
capacidad de 85 ± 5 ml.
Embudo
De boca ancha, de 100 mm de
diámetro en la base.
Cronometro
Para lecturas de minutos y
segundos.
De operación manual, que sea
capaz de producir un movimiento
oscilatorio a una rata de 100
ciclos completos en 45 ± 5 seg.,
con ayuda manual y un recorrido
Agitador
medio de 127 ± 5.08 mm (5 ±
0.2").
El
dispositivo
debe
mantener el cilindro en una
posición horizontal mientras se
somete a un movimiento
alternativo paralelo a su longitud.
Cabe aclarar que también puede
ser de operación mecánica.
Espátula
Apropiada para quitar el exceso
de suelo del recipiente metálico.
Horno
Controlado termostáticamente,
capaz
de
mantener
una
temperatura de 110 ±5 °C.
Nota: si no se tiene agitador, la norma permite realizar la agitación de manera manual y se explicara en el
desarrollo del procedimiento.
________________________________________________________________________________________
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
En la construcción de una vía es necesario controlar la cimentación, para ello se necesita la menor
cantidad de finos nocivos posible, sobre todo de arcillas, ya que como es sabido son materiales que
en contacto con el agua pueden deteriorar el pavimento, es por esta razón que es necesario
conocer que cantidad de finos tiene el material a utilizar en la estructura del pavimento.
5. P R O CE DI MI EN T O











Se vierte solución de trabajo de cloruro de calcio en el cilindro graduado, hasta una altura
de 101.6 mm.
La muestra se vierte en el cilindro graduado, con ayuda de un embudo, y luego se golpea
varias veces el fondo del cilindro para eliminar las burbujas de aire y asegurarse de que la
muestra va a estar totalmente remojada.
Se deja reposar por 10 minutos.
Se tapa el cilindro, luego se invierte parcialmente el cilindro agitándolo simultáneamente
para “despegar” el material del fondo del cilindro.
Se procede a agitar el cilindro, empleando el agitador manual, como primera medida se
asegura el cilindro tapado con las tres pinzas de resorte, sobre el soporte del agitador
manual, y se pone el contador de vueltas en cero.
En caso de no tener agitador el método manual es el siguiente:
o Se sostiene el cilindro en una posición horizontal y se agita vigorosamente con un
movimiento lineal horizontal de un extremo a otro.
o El cilindro se agita 90 ciclos en aproximadamente 30 segundos, usando un
movimiento de 229mm. Un ciclo se define como un movimiento completo de
vaivén. Para agitar el cilindro a esta velocidad, será necesario que el operador
mueva únicamente los antebrazos mientras mantiene el cuerpo y los hombros
descansados o relajados.
Inmediatamente después de la operación de agitación, se coloca el cilindro verticalmente
sobre la mesa de trabajo y se remueve el tapón.
Con el cilindro en posición vertical se inserta el tubo de irrigación dentro del cilindro, el
cual debe llegar hasta el fondo del cilindro, aplicando una acción suave de presión y giros.
Mientras que eso sucede, se va lavando las paredes del cilindro con la misma solución de
trabajo.
Se continúa aplicando la acción de presión y giro mientras se lavan los finos, hasta que el
cilindro esté lleno hasta la marca de 381 mm; entonces, se levanta el tubo irrigador
suavemente sin que deje de fluir la solución, de tal forma que el nivel del líquido se
mantenga cerca a dicha altura, mientras se extrae el tubo irrigador.
Se deja en reposo el cilindro y su contenido durante 20 min ± 15s. El tiempo se comienza a
medir inmediatamente después de retirar el tubo irrigador.
Al finalizar los 20 minutos del periodo de sedimentación, se lee y anota el nivel de la parte
superior de la suspensión arcillosa. Este valor se denomina "lectura de arcilla". Si no se ha
formado una línea clara de demarcación al finalizar el periodo especificado de 20 minutos,
se permite que la muestra permanezca sin ser perturbada hasta que se pueda obtener una
lectura de arcilla; entonces, se lee y se anota inmediatamente la altura de la suspensión
arcillosa y el tiempo total de sedimentación.
________________________________________________________________________________________


Después de tomar la lectura de arcilla, se introduce dentro del cilindro el conjunto del
disco, la barra y el sobrepeso, y se baja suavemente el conjunto hasta que llegue sobre la
arena. Se debe impedir que el dispositivo de lectura golpee la boca del cilindro, mientras
se baja. Cuando el pie descanse sobre la arena, se inclina el dispositivo hacia las
graduaciones del cilindro, hasta que el indicador toca la pared del cilindro. Se restan 254
mm al nivel marcado por el borde superior del indicador y se registra este valor como la
“lectura de arena”.
Tomadas las dos lecturas se lava el cilindro (por lo menos dos veces).
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-133-07., (págs. 1-15). Bogotá.
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INFORME NO. 9
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Lectura de arena
Lectura de arcilla
CÁLCULOS

Equivalente de arena:
Nota 1: El resultado se debe redondear al número entero superior.
Nota 2: De haber más de un valor de E.A. se deben promediar
TABLA DE RESULTADOS
E.A.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 10
D ETERMINACIÓN
DE AZUL DE METILENO
1. O B J ET I V O S

Determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material arcilloso, en los
suelos o agregados finos.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Azul de metileno: Sustancia cristalina verde-azulada que se utiliza como tinte histológico e indicador
de laboratorio. Dicho indicador se conoce como valor de azul de metileno, el cual se define como la
cantidad de azul de metileno adsorbida por las partículas de arcilla, materia orgánica o de
hidróxidos de hierro presentes en una muestra de suelo fino, expresada como porcentaje respecto
a la masa seca de esa muestra. A medida que la muestra contenga mayor cantidad de arcilla,
materia orgánica, mayor será la absorción de azul de metileno.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Bureta
Descripción
De color ámbar de por lo menos
50 ml de capacidad con
graduaciones de 0.1ml.
Agitador magnético
Con varilla revolvedora.
Balanza
De 200g de capacidad y 0.001g de
sensibilidad.
Varilla de vidrio
De aproximadamente 250 mm
(10”) de largo y 8 mm (0.3”) de
diámetro.
________________________________________________________________________________________
Cronometro
Platón y tamiz No. 200
Matraz volumétrico
Con capacidad de 1000ml
Papel filtro Whatman No. 2
Tres vasos de precipitación de
500ml tipo Griffin.
Agua destilada
De grado reactivo, fechado y
almacenado por un tiempo
inferior a cuatro meses en un
frasco color café envuelto con
papel de aluminio y colocado en
un gabinete oscuro a la
temperatura del laboratorio.
A temperatura de laboratorio
Horno
Capaz de mantener la
temperatura de 110°C
Azul de metileno
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
En la construcción de una vía es necesario controlar la cimentación, para ello se necesita la menor
cantidad de finos nocivos posible, sobre todo de arcillas, ya que como es sabido son materiales que
en contacto con el agua pueden deteriorar el pavimento, es por esta razón que es necesario
conocer que cantidad de finos tiene el material a utilizar en la estructura del pavimento.
5. P R O CE DI MI EN T O





Se pesa mínimo 10 gr de material seco que pase por tamiz No. 200
Se anota el peso.
En un beaker, se vierten 30ml de agua destilada.
Con la solución de azul de metileno, se llena la probeta hasta los 50 ml.
Cuando se halla llenado la probeta, se abre el paso para que la medida arranque desde cero.
________________________________________________________________________________________





Se vierte el material seco en el beaker con agua y se bate bien con el agitador hasta formar una
lechada.
Una vez preparada la lechada, se alista el papel filtro y se empieza a adicionar la solución de azul de
metileno en la lechada. Se debe aplicar 0.5ml.
Se agita durante un minuto.
Pasado el minuto, se toma una gota de la mezcla y se pone en el papel filtro.
Este procedimiento se debe repetir hasta que la gota dejada en el filtro tenga una aureola de color
azul más clara.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-235-07., (págs. 1-4). Bogotá.
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INFORME NO. 10
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Datos
Cantidad de azul de
metileno (ml)
CÁLCULOS

Valor de azul de metileno:
V.A.: valor de azul de metileno en mg de azul por gramo de material seco pasa tamiz No. 200.
V: ml de solución de azul de metileno requerida en la titulación.
T ABLA 12. V ALOR DE AZUL DE METILENO Y EL COMPORTAMIENTO ESPERADO DE LA MEZCLA
ASFÁLTICA . ( TOMADO DE NORMA INVIAS-E-235-07)
TABLA DE RESULTADOS
V.A.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 11
D ETERMINACIÓN
DE DESG ASTE POR ABRASIÓN PO R MEDIO DEL APARATO DE
MICRO DEVAL
1. O B J ET I V O S

Determinar el desgaste de los agregados gruesos por el frotamiento entre los mismos.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

El ensayo Micro-Deval, en agregados gruesos, es una medida de la resistencia a la abrasión y
durabilidad de agregados pétreos que han sido sometidos a la acción combinada de abrasión y
molienda con bola s de acero en presencia de agua.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Aparato de micro deval.
Carga abrasiva.
Balanza.
Serie de tamices.
Horno.
Equipo para reducir o cuartear
las muestras.
Probetas de vidrio graduadas.
Descripción
Compuesto por un cilindro con
capacidad de 5 litros, un motor
capaz de producir en los cilindros
una velocidad de rotación regular
de 100 rpm.
Debe estar constituida por bolas
esféricas de 9.5mm de diámetro,
de
acero
inoxidable.
Cada
recipiente cilíndrico requiere una
carga de 5000g de estas esferas
para el agregado grueso.
Capaz de pesar la fracción de
muestra para ensayo y la carga
abrasiva con una exactitud de
0.1% de la masa de la muestra de
ensayo.
De las siguientes medidas: 19.0
mm, 16.0 mm, 12.5 mm, 9.5 mm,
6.3 mm, 4.75 mm, 1.18 mm.
Capaz de mantener la temperatura
a 110ºC
Deberá ser adecuado para tal fin,
de muestras de laboratorio a
muestras de ensayo.
Para poder medir un volumen de
agua de 2.0litros.
________________________________________________________________________________________
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
Durante la construcción y vida útil de una vía, se ve expuesto a condiciones que debilitan su
composición estructural, tales como sus agregados gruesos, ya que muchos agregados son más
débiles en estado húmedo que secos y el uso del agua en este ensayo mide esta reducción de
resistencia en contraste con otros ensayos que se realizan con agregados secos solamente.
Proporciona información útil para juzgar la resistencia desgaste/abrasión y durabilidad/solidez de
agregados sujetos a abrasión y acción de desintegración con el medio ambiente cuando no existe
información adecuada de este tipo de comportamiento.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Preparación de la muestra


La muestra de ensayo debe ser lavada y secada al horno a 110°C hasta masa constante.
La muestra del ensayo, normalmente consistirá en material pasante del tamiz de 19.0 mm y
retenido en el tamiz de 9.5 mm, aunque se aceptarán muestras que tengan tamaños máximos
nominales menores de 16.0 mm. Una muestra de agregado seco al horno de 1500 ± 5 g se debe
preparar de acuerdo con la Tabla 1.
T ABLA 13. P REPARACIÓN DE LA MUE STRA SECA AL HORNO DE 19 MM (T OMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)

En el caso que el tamaño máximo nominal del agregado grueso sea menor de 16.0 mm, la muestra
de 1500 ± 5 g debe ser preparada como en la Tabla 2.
T ABLA 14. P REPARACIÓN DE LA MUESTRA SECA AL

HORNO DE
16 MM (T OMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)
En el caso que el tamaño máximo nominal del agregado grueso sea menor de 12.5 mm, la muestra
de 1500 ± 5 g debe ser preparada como en la Tabla 3.
________________________________________________________________________________________
T ABLA 15.P REPARACIÓN DE LA MUESTRA SECA AL HORNO DE 12.5 MM (T OMADO DE NORMA INVIAS-E-238-07)
5.2. Ejecución de ensayo







Se prepara una muestra respectiva de 1500g y se registra ese peso como m i.
La muestra se somete a inmersión en 2 litros de agua de la llave, a temperatura de 20°C, por una
hora mínimo dentro de un recipiente adecuado.
Después de la hora se coloca la muestra en el recipiente de abrasión del micro deval con 5000g de
esferas de acero y el agua usada para saturar la muestra. Luego se coloca el recipiente cilíndrico en
la máquina.
Se procederá a rotar la máquina, a una velocidad de 100 rpm, por dos horas para la gradación
mostrada en la tabla 1, por 105 minutos para la gradación mostrada en la tabla 2 y por 95 minutos
para la gradación mostrada en la tabla 3.
Después del tiempo de rotación, se vierte la muestra en los tamices de 4,75mm y 1,18mm teniendo
cuidado de vaciar todo el cilindro. Se lava y manipula el material retenido con agua limpia, usando
un chorro continuo o una manguera con control manual, hasta que el agua de lavado esté clara y se
garantice que todo el material menor a 1.18 mm haya sido evacuado. Se remueven las esferas de
acero inoxidable usando un imán u otro medio apropiado.
Se combina el material retenido en las mallas de 4.75 mm y 1.18 mm, cuidando de no tener
pérdidas del material ensayado.
Luego de terminado este proceso, se seca la muestra en horno hasta masa constante a 110º ± 5º C,
tan pronto como sea posible se pesará la muestra aproximando a 1.0 g, y se registra la masa como
mf.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-238-07., (págs. 1-7). Bogotá.
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INFORME NO. 11
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
_____________________________________________________________________________________
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TABLA DE DATOS
Datos
mi (g)
mf (g)
CÁLCULOS

Perdida por abrasión:
TABLA DE RESULTADOS
Perdida por abrasión
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 12
P ORCENTAJE
DE CARAS F RACTURADAS
1. O B J ET I V O S

Determinar el porcentaje, en masa o por conteo de una muestra de agregado grueso compuesta
por partículas fracturadas que cumplen con los requisitos específicos.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO

Caras Fracturadas n: Una superficie angular, áspera o quebrada de una partícula de agregado,
formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza.
3. E Q UI P O S
Equipos
Equipo
Diagrama
Descripción
Balanza
Una balanza de 5000 g de
capacidad
Tamices
1½", 1", 3/4", 1/2" y 3/8"
Cuarteador
Espátula
4. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
Uno de los propósitos de este requisito es incrementar la resistencia al corte incrementando la
fricción entre partículas en mezclas de agregado ligadas o no ligadas. Otro propósito es dar
________________________________________________________________________________________
estabilidad a los agregados usados en tratamientos superficiales y proporcionar mayor fricción y
textura para agregados usados en capas superficiales de pavimento.
5. P R O CE DI MI EN T O
5.1. Preparación de la muestra


Se debe secar la muestra lo suficiente para obtener por tamizado una separación limpia de los
agregados gruesos y finos. Se Tamiza el material sobre el tamiz No.4 y posteriormente se debe
reducir la muestra retenida en ese tamiz por cuarteo para obtener el tamaño de muestra apropiado
para este ensayo.
La masa de la muestra debe ser al menos lo suficientemente grande de tal forma que la partícula de
mayor tamaño no sea mayor del 1.0% de la masa de la muestra; o la muestra de ensayo debe ser al
menos del tamaño indicado en la siguiente tabla, la que sea menor:
T ABLA 16. M ASA MÍNIMA DE LA MUE STRA ( TOMADO NORMA INV-E-227-07)
5.2. Ejecución de ensayo




Se lava el material sobre el tamiz designado para la determinación de las partículas fracturadas, con
el fin de remover cualquier residuo de material fino y se seca hasta tener masa constante. Se debe
determinar la masa de la muestra y cualquier determinación de masa posterior con una
aproximación del 0.1% de la masa seca original de la muestra.
Se debe esparcir la muestra seca en una superficie suficientemente grande, para inspeccionar cada
partícula, de esta manera se verifica que una partícula cumple el criterio de fractura, se sostiene la
partícula de agregado de tal manera que la cara pueda ser observada directamente. Si la cara
constituye al menos un cuarto de la mayor sección transversal de la partícula, se debe considerar
como una cara fracturada.
A medida que se realiza la inspección descrita en el paso anterior, se debe realizar una separación
en tres grupos, uno conformado por aquellas partículas que cumplen con el criterio de fractura,
otro conformado por aquellas partículas que no cumplan con el criterio y otro donde se encuentren
aquellas partículas dudosas.
Se determina la masa de partículas clasificadas en la categoría de fracturadas, la masa de partículas
clasificadas en la categoría de dudosas y la masa de partículas que no cumplen el criterio de
fracturadas.
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6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-227-07., (págs. 1-5). Bogotá.
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INFORME NO. 12
TITULO
_____________________________________________________________________________________
OBJETIVOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE DATOS
Datos
Masa de partículas que Masa de partículas que
cumplen el criterio (g)
no cumplen el criterio
(g)
Masa total de la
muestra (g)
Masa de
partículas
dudosas (g)
CÁLCULOS

Porcentaje de partículas con el numero especifico de caras fracturadas:
F: Masa de partículas que cumplen criterio.
Q: Masa de partículas que no cumplen el criterio.
N: Masa de partículas dudosas.
TABLA DE RESULTADOS
Porcentaje de masa de
partículas que cumplen
criterio
Resultados
Porcentaje de masa de
Porcentaje de masa de
partículas que no
partículas dudosas
cumplen criterio
Porcentaje de partículas
con el numero especifico
de caras fracturadas
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
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CONCLUSIONES
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_____________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________________
P RÁCTICA N° 13
Í NDICE
DE APLANAMIENT O Y ALARGAMIENTO
1. O B J ET I V O S

Determinación de los índices de aplanamiento y de alargamiento, de los agregados que se van a
emplear en la construcción de carreteras.
2. A S P E C T O T EÓ R I CO






Partícula plana: Partícula cuya dimensión mínima (espesor) es inferior a 3/5 de la dimensión media
de la fracción.
Índice de aplanamiento de una fracción: El porcentaje en masa de las partículas planas de la
fracción.
Partícula larga: Partícula cuya dimensión máxima (largo) es superior a 9/5 de la dimensión media
de la fracción.
Índice de alargamiento de la una fracción: El porcentaje en masa de las partículas largas de la
fracción.
Índice de alargamiento global: La masa total de las partículas largas expresada como porcentaje del
total de la masa seca de las partículas sometidas al ensayo.
Fracción granulométrica di/Di – Fracción de un agregado que pasa por el mayor de los tamices (Di) y
es retenida por el menor (di).
3. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Descripción
Tamices de barras
Calibradores metálicos
Dos juegos de calibradores
metálicos, uno de ranuras
(calibrador de espesores) y otro
de
barras
(calibrador
de
longitudes). El tamiz de barras
paralelas sustituye al alibrador de
espesores.
________________________________________________________________________________________
Tamices
De los siguientes tamaños de
abertura: 1/4”, 3/8”, 1/2”, 3/4”,
1”, 1½”, 2” y 2 ½”
Balanza
Con una sensibilidad mínima de
0.1% de la masa de la muestra de
ensayo.
Horno
Equipo misceláneo
4. A P LI CA CI Ó N
Horno
regulado
por
un
termostato que mantenga la
temperatura a 110°C u otro
aparato que permita el secado de
los agregados sin causar la rotura
de las partículas.
Cuarteador
de
bandejas, etc.
agregados,
A L A I N G E N I E RÍ A
Para la elaboración de un buen diseño de la estructura de una vía se necesitan conocer muchas
propiedades de los agregados, una de estas propiedades es el índice de alargamiento y de
aplanamiento para el agregado grueso, que proporcionan información sobre la forma del agregado, sin
son alargados o aplanados, y conociendo estas características se logra deducir que tan bueno o no será
elaborar un diseño con dicho agregado grueso; debido a que si el agregado es muy alargado y/o
aplanado podría quebrarse al ser transportados o en el momento de ejecutar la construcción de la vía
por lo que abran más partículas de agregados y por defecto más pequeña, lo que cambiaría la
granulometría del agregado y esto influiría en el comportamiento de un pavimento flexible y/o rígido.
5. P R O CE DI MI EN T O

Se toma cierta masa determinada según la siguiente tabla:
T ABLA 17. M ASA MÍNIMA PARA ENSA YO ( TOMADO DE NORMA INV-E-230-07)
________________________________________________________________________________________



Se tamiza la muestra, utilizando los tamices de barras. Se pesan las partículas retenidas en el
tamiz de 63 mm y las que pase el tamiz de 6.3 mm y se rechazan. Se pesan los retenidos de las
diferentes fracciones di/Di, sus masas se registran como Ri y se conservan separadas.
Para el índice de aplanamiento, se separan las partículas planas de cada fracción di/Di, se
tamiza cada fracción por el correspondiente tamiz de barras paralelas. El cribado se realizara
manualmente y se considerará terminado cuando el rechazo no varié en más de 1% durante un
minuto de tamizado. Para cada fracción di/Di, se determina la masa mi de las partículas que
pasaron el tamiz de barras, o sea las planas, con una aproximación del 0.1% de la masa de la
muestra total de ensayo.
Para el índice de alargamiento, Se separa el material con forma alargada de cada una de las
fracciones de ensayo di/Di, se hace pasar cada partícula de la fracción en el calibrador de
alargamiento por la separación entre barras correspondiente a la fracción que se ensaya. Se
determina la masa mi de las partículas de cada fracción retenidas en el calibrador de longitud,
o sea las largas, con una aproximación de 0.1% de la masa de la muestra total de ensayo.
6. B I B LI O GR A FÍ A
INVIAS. (2007). I.N.V.E.-230-07., (págs. 1-12). Bogotá.
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INFORME NO. 13
TITULO
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OBJETIVOS
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TABLA DE DATOS
Fracción
granulométrica
di/Di (mm)
50/63
37.5/50
19/25
12.5/19
9.5/12.5
6.3/9.5
Ri (g)
Masa fracciones
planas mi (g)
CÁLCULOS

Índice de aplanamiento alargamiento global:
M1: Sumatoria Ri
M2: Sumatoria mi, ya sea para alargamiento o para aplanamiento

Índice de aplanamiento alargamiento de cada fracción:
Masa fracciones
largas mi largas (g)
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TABLA DE RESULTADOS
Fracción
granulométrica
di/Di (mm)
50/63
37.5/50
19/25
12.5/19
9.5/12.5
6.3/9.5
IAi
IA
ILi
IL
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
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P RÁCTICA N° 14
D ISEÑO M ARSHALL
( I N CL U YE
EN S AY O S : D E N SI DA D B U LK , EST A BI LI DA D Y F LU JO Y AN ÁLI SI S D E V ACÍ O S )
1. O B J ET I V O S

Determinar la proporción adecuada de cemento asfaltico en la mezcla.
2. E Q UI P O S
Diagrama
Equipos
Equipo
Molde de compactación
Descripción
4” de diámetro por 3” de altura,
con collar de extensión.
Martillo de compactación
Con zapata de 3 y 7/8” de
diámetro, un peso de 10 lb y una
altura de caída de 18 pulgadas.
Pedestal de compactación
Anclado al piso
Prensa de ensayo
________________________________________________________________________________________
Mordazas
Con su respectiva guía
Termómetro
Estufa
Bandejas metálicas
Calentadores
Baño de maría
Balanzas
Espátulas
Guantes
Cucharones
Tamices
Extractores de muestra
3. A P LI CA CI Ó N
A L A I N G E N I E RÍ A
El desempeño de una vía depende de la calidad de cada uno de los materiales con la que fue construida,
y saber que dosificación es necesaria, de cada material según las condiciones a las que la vía va a ser
expuesta. Por esta razón se lleva a cabo este ensayo, para lograr determinar en laboratorio la
dosificación de cemento asfaltico en la mezcla y/o hacer un control en campo de la misma.
________________________________________________________________________________________
4. P R O CE DI MI EN T O
a.
Y C Á L C ULO S
Preparación del agregado:
Se coloca cada muestra de agregado a utilizar en recipientes diferentes y se introducen en
el horno a una temperatura de 110°C, hasta que se tenga masa constante.
Para obtener un agregado que cumpla las condiciones requeridas, es necesario hacer una
combinación de los disponibles. Generalmente se tiene material de tipo grava (retenido
tamiz No. 4), arena gruesa (pasa tamiz No. 4 y retenido en No. 10 o 40), arena fina (pasa
No. 10 o 40 y retiene No. 200) y llenante mineral (pasa No. 200). A manera de ejemplo,
suponiendo que se desea obtener un material que cumpla la gradación IV de la norma
C352 del MOPT y que para ello se dispone de las materiales cuyas gradaciones se
muestran en la siguiente tabla:
T ABLA 18. M ATERIALES DISPONIBLES PARA LA ELABORACIÓ N DE LA MEZCLA .
Tamiz
Grava
1”
¾”
½”
3/8”
No. 4
No. 10
No. 20
No. 40
No. 80
No. 200
100
90.4
58.1
37.5
0.5
Arena gruesa
100
61.5
37.6
0
Porcentaje que pasa
Llenante
Arena fina
Gradación IV
Gradación
deseada
100
49.7
10.2
100
95 – 100
75 – 90
--45 – 60
35 – 47
--23 – 33
16 – 24
6 – 12
100
97.5
82.5
--52.5
41
--28
20
9
100
Cabe aclarar que la gradación deseada está de acuerdo a la norma anteriormente citada
para el ejemplo.
Para determinar los porcentajes necesarios según la gradación deseada, se obtienen de la
siguiente manera:
%grava= 100 - %pasa tamiz No. 4
%grava= 100 – 52.5 = 47.5%
%arena gruesa= %pasa tamiz No. 4 - %pasa tamiz No. 40
%arena gruesa= 52.5 – 28 =24.5%
%arena fina= %pasa tamiz No. 40 - %pasa tamiz No.200
%arena fina= 28 -9 =19%
%llenante= %pasa tamiz No.200
%llenante= 9%
Luego se suman y de esta manera se obtiene la gradación para la mezcla.
________________________________________________________________________________________
b.
Determinación de las temperaturas de mezcla y compactación.
Para determinar la temperatura a la cual debe calentarse la mezcla para producir la viscosidad
Saybolt Furol, se debe tener en cuenta la siguiente curva de calibración:
c.
Preparación de mezclas
Se recomienda preparar 1200 gramos de mezcla de agregados y cemento asfaltico,
permitiendo así muestras compactadas de 2.5 ± 0.01 pulgada de altura. Para ello se debe
realizar una probeta que reúna los agregados y el cemento con ese peso adecuado; para ello se
puede tomar por ejemplo 5%, 5.5%, 6% o 7% (según se quiera).
Para este caso se tomara como ejemplo 5% de cemento asfaltico, las cantidades se calculan así:
Como en los 1200 gr habrá un 5% de cemento asfaltico, es obvio que el 95% restante tendrán
que comprenderlo los agregados minerales y por tanto de cada fracción se empleara un 95%.
%grava con respecto a la mezcla total
%arena gruesa con respecto a la mezcla total
%arena fina con respecto a la mezcla total
%llenante con respecto a la mezcla total
%cemento asfaltico con respecto a la mezcla total
Total
47.5*0.95 = 45.1
24.5*0.95 = 23.3
19.0*0.95 = 18.0
9.00*0.95 = 8.60
5
100
Una vez se tienen los porcentajes la cantidad de cada material de tiene de la siguiente manera:
Grava
Arena gruesa
1200*0.451=541.2g
1200*0.233=279.6g
________________________________________________________________________________________
Arena fina
Llenante
Cemento asfaltico
Total
1200*0.180=216.0g
1200*0.086=103.2g
1200*0.050=60.0g
1200g
d.
Compactación de las mezclas
o
Se deben limpiar el molde y el pistón con gasolina o kerosene, y colocarlos en una estufa a
una temperatura de 100 a 150°C por unos 30 minutos.
Después de los 30 minutos en la estufa, se arma el molde, se coloca su base y collar de
extensión y se introduce un papel de filtro en el fondo, para que de una manera rápida se
pueda colocar dentro la mezcla de 1200 gramos, la cual se debe emparejar con una
espátula caliente, aplicando 15 golpes alrededor del perímetro y 10 en su parte inferior.
Luego se sujeta el molde con el arco de ajuste que tiene para tal efecto, se coloca en el
pedestal de compactación, se apoya sobre la mezcla la zapata del pistón y se aplican 35, 50
o 75 golpes con el martillo compactador.
Terminada la aplicación de número de golpes, se retira el molde, se le quita la placa de la
base y el collar de extensión, se invierte el molde y se vuelve a montar el dispositivo,
aplicando el mismo número de golpes a la que ahora es la cara superior de la muestra.
Se retira el molde del pedestal, se le quita el pedestal, se le quita el collar y la base y se
deja enfriar a la temperatura ambiente.
Luego se coloca el collar de extensión al molde y con el extractor se saca la muestra
compactada.
Se pesa la probeta y se mide su espesor.
Para finalizar la muestra, ya marcada, se coloca sobre una superficie lisa y bien ventilada
durante la noche.
Cabe aclarar que este procedimiento se debe ejecutar sobre todas las muestras que se
elaboren con los distintos porcentajes de cemento asfaltico.
o
o
o
o
o
o
o
o
e.
Cuando se tienen las muestras compactadas, se procede a realizar los siguientes ensayos
en el siguiente orden:
a.
b.
c.
Determinación del peso específico “Bulk”
Ensayo de estabilidad y flujo.
Análisis de la densidad y vacíos.
i. Determinación del peso específico “Bulk”
o
Si la probeta tiene una textura densa e impermeable en su superficie, el peso específico
“bulk” se determina así:
Dónde:
Wa = peso de la probeta seca en el aire.
Ww = peso de la probeta en el agua.
Wss = peso en el aire de la probeta saturada y superficialmente seca.
________________________________________________________________________________________
o
Si la textura es abierta y permeable en su superficie, su volumen se determina por la
diferencia entre su peso en el aire y su peso en el agua estando plastificada y el peso
específico “bulk” se determina así:
Dónde:
Wa = peso en el aire de la probeta sin plastificar
Wap = peso en el aire de la probeta plastificada
Wwp = peso en el agua de la probeta parafinada
Gp = peso específico de la parafina
ii. Ensayo de estabilidad y flujo
El procedimiento se indica a continuación:
o
o
o
o
o
o
o
o
Dado caso que la probeta haya sido parafinada, se deberá raspar la parafina.
Se lleva la probeta a un baño de agua a 60°C durante 30 a 40 minutos.
Se limpia cuidadosamente la superficie inferior de la mordaza de prueba y se lubrican las
barras guías con una delegada película, para que de esta manera el segmento superior del
anillo deslice libremente.
Cuando el aparato de carga Marshall esté listo se saca la probeta del agua y se seca rápida
y cuidadosamente su superficie.
Se coloca la probeta en la mordaza inferior de prueba y se centra. Luego se ajusta el anillo
superior en posición y se centra el conjunto en el mecanismo de carga.
Luego se coloca el medidor de flujo sobre la barra – guía marcada y se lleva su aguja a
cero.
Se aplica la carga a la probeta a una velocidad de 2 pulgadas/minuto hasta que ocurra la
falla. El valor de la carga a la que ocurre la falla, se anota como ESTABILIDAD MARSHALL.
Cuando ocurra la falla se toma la lectura del medidor de flujo, que debe estar firmemente
en posición sobre la barra guía, dicho valor se denomina como FLUJO y se expresa en
centésimas de pulgada.
iii. Análisis de densidad y vacíos
o
o
Se promedian los pesos específicos “bulk” de todas las probetas elaboradas con el mismo
porcentaje de asfalto. Si se quiere expresar el valor en unidades del sistema inglés (Lb/Ft)
se multiplica ese promedio por 62.4.
Se calcula el peso específico promedio del agregado total, mediante la siguiente expresión.
________________________________________________________________________________________
Dónde:
P1, P2, P3… = porcentajes en peso de cada una de las fracciones de material que
intervienen n el total del agregado (numeral 4.1).
G1, G2, G3… = pesos específicos de los materiales a los que corresponden las fracciones
anteriormente mencionadas.
o
Se calcula el peso máximo específico teórico de la muestra para cada porcentaje de la
muestra para cada porcentaje de asfalto, el cual corresponde al que teóricamente se
obtendría si fuera posible comprimir la muestra hasta obtener una masa de asfalto y
agregados carente de vacíos con aire. Dicho valor se calcula asi:
o
Luego se calcula el porcentaje en volumen que ocupa el agregado con respecto al volumen
total de la probeta. (Proceso que se repite para cada probeta con distintos %de C.A.)
o
Posteriormente se calcula el porcentaje de vacíos con aire con respecto al volumen total
de la probeta. (Proceso que se repite para cada probeta con distintos %de C.A.)
(
o
)
Se calcula el volumen de asfalto efectivo como porcentaje del volumen total de la probeta.
5. B I B LI O GR A FÍ A
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INFORME NO. 14
TITULO
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OBJETIVOS
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_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
TABLA DE RESULTADOS
Resultados
Gb
Gagr
Gmt
Vagr
Vv
Vae
ANÁLISIS DE RESULTADOS
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_____________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________________
CONCLUSIONES
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