DETERMINACION DE LOS FACTORES DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS POR EL METODO DE PARAFINA

DETERMINACION DE LOS FACTORES DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS POR EL METODO DE PARAFINA

INV E-129

CAMILO ANDRÉS RAMÍREZ ÁVILA

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE INGENIERÍA, PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE SUELOS

BOGOTÁ D.C

2016-I

1. OBJETO

1. Procedimiento para determinar el límite de contracción de suelos.
2. Los datos obtenidos mediante este método se emplean,  para calcular la relación de contracción, la contracción volumétrica y la contracción lineal.
3. Este método es exclusivo para suelos cohesivos.
4. El ensayo que se realiza sobre la porción de suelo que pase el tamiz  No. 40, se debe considerar la incidencia relativa de esta porción de suelo sobre las propiedades de la muestra como un conjunto.
5. El límite de contracción, junto con los límites líquido y plástico de los suelos se conocen como límites de Atterberg, estos límites de varios estados de consistencia de los suelos cohesivos.

1. RESUMEN DEL METÓDO

1. Determinar el contenido de agua de una pastilla de suelo húmedo, después se determina la perdida de humedad al secar el suelo hasta volumen constante, y este se le resta a la humedad inicial, para calcular el límite de contracción
2. El volumen de la pastilla de suelo seca se determina a partir de su masa en el aire y de su masa sumergida en agua, se usa una cubierta de parafina para prevenir la absorción de agua por la pastilla de suelo seco.

1. IMPORTANCIA Y USO

1. El límite de contracción representa la cantidad de agua requerida exactamente para llenar todos los vacíos de un suelo cohesivo a su mínima relación de vacíos obtenida por secado en el horno.
2. El límite de contracción se puede usar para evaluar el potencial de contracción, el potencial de agrietamiento y el potencial de expansión de explanaciones que involucren suelos cohesivos.

1.  APARATOS

1.   Balanza: Capacidad mínima de 500 g y una legibilidad de 0.01 g.
2.   Recipiente para contracción: Circular, de porcelana o de metal monel        de base plana y aproximadamente 44.5 mm de diámetro y 12.7 mm de altura.
3.  Horno: Preferiblemente de tiro forzado y que pueda conservar temperaturas  constantes y uniformes hasta 110 ± 5° c.
4.  Mortero y maja: Un mortero de hierro o porcelana, de aproximadamente 125 a150 mm de diámetro, con una maja forrada en caucho.
5.  Espátula: De unos 100 mm de longitud y 19 mm de ancho.
6.  Regla de metal: De 150 mm o más de longitud, cuyo lado enrase debe ser biselado si tiene un espesor mayor de 3 mm.
7.  Tamiz No. 40
8.  Parafina microcristalina: En cantidad suficiente para cubrir las pastillas de suelo.
9.  Hilo de costura: Para sostener el espécimen dentro de la parafina
10. Agua destilada
11. Baño de agua: De tamaño suficiente para permitir la inmersión de la pastilla de suelo para determinar su masa dentro del agua.
12. Calentador de parafina: Con un control de temperatura que impida el sobrecalentamiento
13. Termómetro (opcional): Con un rango de 0 a 0.5° C y de graduaciones de 0.5° C
14. Placa de vidrio o de plástico transparente: Para calibrar la cazuela de contracción de unos 80x80 mm y aproximadamente 5 mm de espesor.
15. Lubricante de base de petróleo: Para emplear en la calibración de la cazuela de contracción.
16. Dispositivo de límite líquido y herramienta de ranurado: Descritos en la norma INV E-125.

1.  RIESGOS

1. El equipo para calentar la parafina o la parafina caliente pueden producir quemaduras en la piel. El sobrecalentamiento de la parafina puede producir llamas repentinas; por lo tanto se debe tener mucho cuidado al trabajar con la parafina caliente.

1. MUESTRO

1. Las muestras se toman de cualquier lugar que satisfaga las necesidades del ensayo, sin embargo se deben usar las normas INV E-101, INV E-104 e INV E-201 como guías para la selección y la conservación de las muestras obtenidas.
2. Donde las operaciones de muestreo hayan conservado la estratificación natural de la muestra, los diferentes estratos se deben conservar por separado y los ensayos se deberán realizar sobre el estrato de interés, con la menor contaminación posible de los demás.
3. Si los datos de este ensayo se van a usar para establecer correlaciones con otros datos de ensayos de campo o laboratorio, se deberá utilizar el mismo material para todas las pruebas.
4. Se toma una porción representativa del material total, de tamaño suficiente para obtener entre 150 y 200 g de material, pasante del tamiz No. 40. Las mezclas se deben mezclar completamente en un recipiente con una espátula o cuchara, tomando una porción representativa de la masa total mediante una o más barridas con la espátula a través de la masa mezclada.

1. CALIBRACION Y NORMALIZACION

1. Cada recipiente para contracción se debe calibrar como se indica en el anexo A, puesto que los recipientes tienen volúmenes diferentes
2. La gravedad específica de la parafina microcristalina se debe conocer con anticipación.
3. El baño de agua, los aparatos de ensayo y el ambiente del laboratorio se deben mantener aproximadamente a la misma temperatura mientras se realiza el ensayo.

1.  PREPARACION Y NORMALIZACION

1. El espécimen de ensayo se debe preparar de acuerdo con las instrucciones de la norma INV E-125, usando la preparación húmeda o seca, excepto que el contenido de agua del suelo se debe ajustar a una consistencia tal, que fueran necesarios unos10 golpes del dispositivo de limite líquido para cerrar la ranura en una longitud de 13 mm.

1. PROCEDIMIENTO

1. Se selecciona un recipiente para contracción y se anotan su identificación y su volumen. Este volumen será el mismo de la pastilla de suelo húmedo, se engrasa ligeramente el interior del recipiente.
2. Se determina la masa del recipiente engrasado y se anota este valor como la masa del recipiente vacío.
3. Se coloca en el centro del recipiente para contracción una cantidad de suelo húmedo igual o cercana a la tercera parte del volumen de este y se fuerza para que fluya hacia los bordes, golpeándola suavemente sobre una superficie firme y acolchonada por varias hojas de papel secante u otro material similar, a continuación se agrega una cantidad de suelo aproximadamente igual a la primera porción y se golpea el recipiente hasta que el suelo este completamente  compactado y todo el aire incluido haya sido expulsado, se agrega más suelo y se compacta hasta que rebose por los lados. Se remueve el exceso de suelo en la superficie con la regla metálica y se limpia el que quede adherido a la superficie externa.
4. Se pesa el recipiente para contracción con el suelo húmedo y se anota la masa obtenida, como la masa del recipiente más el suelo húmedo.
5. Se deja secar la pastilla de suelo al aire, hasta que su color cambie de oscuro a claro, luego se introduce al horno a una temperatura de 110 ± 5°C, hasta alcanzar masa constante y se determina la masa del recipiente más la pastilla de suelo seco.

1. El secado de la pastilla en el aire puede generar agrietamiento del suelo, debido a las pérdidas rápidas de humedad en climas secos. Si esto ocurre puede ser necesario secar el espécimen en un ambiente de humedad controlada.

1. El volumen de la pastilla de suelo seco se determina de la siguiente manera:

1. Se ata firmemente el hilo de costura alrededor de la pastilla de suelo seco.
2. Sosteniéndola con el hilo, se sumerge la pastilla en la parafina fundida  hasta que quede completamente cubierta.
3. Se retira la pastilla de suelo de la parafina fundida y se permite que esta se enfrié.
4. Se determina la masa de la pastilla de suelo cubierta de parafina y se anota este valor como la masa en el aire de la pastilla de suelo seco envuelta en parafina.
5. Se determina la masa indicada cuando  la pastilla de suelo cubierta de parafina. Se debe tener certeza de que no haya  burbujas de aire adheridas en la superficie ni en el hilo.

1. CÁLCULOS

1. Se calcula la masa de la pastilla de suelo seco con la expresión        :                  [pic 1]
2.   La humedad del suelo en el instante en que se colocó  en el recipiente se calcula con la fórmula:            

                                                                                    [pic 2]

1.  El volumen de la pastilla de suelo seco se calcula como se indica a continuación.

1. Volumen de pastilla envuelto en parafina:      

                                            [pic 3]

1. Se calcula la masa de parafina de la siguiente manera:              

   [pic 4]

1. Volumen de la parafina:                  

                                                                                                 [pic 5]

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