2.4.8.1. Confección de Probeta
La cuidadosa preparación de probetas es vital para el éxito de los ensayos. Estas suelen ser cilíndricas y pueden ser inalteradas (talladas) o remoldeadas (reconstituidas), según lo requiera el estudio que se quiera llevar a cabo. La preparación de probetas inalteradas que provienen de bloques extraídos de calicatas requieren de un tallado meticuloso. Para ello, existen dispositivos especiales de tallado de muestras. Esta labor puede tomar varias horas, dado que manualmente se rebana el bloque o muestra con un cuchillo u hoja de sierra. Las muestras deben tener cohesión para poder realizar el tallado.
Por otro lado, la preparación de probetas remoldeadas suele realizarse mediante compactación o apisonamiento por capas de material húmedo dentro de un molde partido (wet tamping – moist tamping). Las normas ASTM D4767-11, ASTM D7181-11 y ASTM D2850-03a, establecen un mínimo de seis capas iguales, de modo tal que el suelo quede repartido homogéneamente en el molde y así evitar diferenciales de densidad que puedan influir en los resultados de los ensayos. En el caso de la preparación de probetas granulares sueltas, secas y sin cohesión, se requiere adicionalmente la incorporación de aire a succión en el molde para poder mantener la probeta sin que se desarme, debiendo colocarse la membrana tempranamente al comienzo de la confección de la probeta (se utiliza un molde especial que posibilita la confección sobre la cámara triaxial, evitando así el traslado que es prácticamente imposible en este caso). En estos casos, la tarea de confección es difícil de realizar, ya que cualquier movimiento brusco o golpe densifica la probeta o incluso la puede desarmar. Dado que suelos granulares sueltos son profusamente estudiados en Dinámica de Suelos, se han desarrollados diversos métodos de preparación de probetas para realizar ensayos triaxiales. Existen estudios que confirman que, dependiendo de la técnica de preparación de probetas, se inducen diferentes arreglos de granos (para una misma densidad), que a su vez resultan en diferentes rigideces (curvas esfuerzo – deformación), dilatación y ángulos de fricción movilizado máximo. Es por ello importante mencionar la técnica de preparación de probetas en informes o reportes de resultados de ensayos triaxiales.
La dimensión de una probeta quedará restringida por el tamaño de la cámara triaxial y marco de carga, y se verá condicionada por lo establecido en las normas ASTM D4767-11, ASTM D7181- 11 y ASTM D2850-03a. Algunas de estas especificaciones son las siguientes:
La probeta debe tener un diámetro mínimo de 33 [mm].
La relación (altura promedio/diámetro promedio) debe encontrarse 2 y 2,5.
Una medición individual de altura o diámetro no debe variar con respecto al promedio en más de
2 [%].
El tamaño máximo absoluto de las partículas utilizadas para la confección de la probeta debe ser
menor a 1/6 del diámetro de la probeta.
La fricción en los extremos de la probeta, cabezales superior e inferior, restringe las deformaciones laterales a estas superficies. Esto provoca una condición de esfuerzos y deformaciones no uniformes, lo cual puede influenciar las características de resistencia, características de cambio de
47 volumen en ensayos drenados y características de presión de poros en ensayos no drenados. De hecho, al haber esfuerzos cortantes en los extremos de la probeta, estos planos dejan de ser principales de esfuerzo, por lo que es necesario controlar esta situación a través del manejo de las dimensiones de la probeta, ya que invalida el típico análisis realizado con círculos de Mohr. Según Bishop y Henkel (1962) un rango entre 1,5 y 2,5 para la relación (altura promedio/diámetro promedio) es usualmente satisfactorio para hacer insignificante la influencia sobre las características de resistencia, produciéndose al menos un segmento central de probeta de condiciones uniformes (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 2010), donde los esfuerzos aplicados si se comportan como principales.
2.4.8.2. Montaje de Probeta
Este procedimiento se refiere a todos los pasos necesarios que deben seguirse para ubicar la probeta en la cámara triaxial y dejarla lista para ser ensayada. En el caso de un ensayo de compresión triaxial UU, la probeta al ser ensayada no se le permite el drenaje y por ende modificación de su humedad inicial en ninguna de sus etapas. Por tanto, no es necesaria la utilización de piedras porosas, discos y tiras de papel filtro, ni tampoco cumplen función alguna las mangueras o líneas que van directamente hacia la probeta. Sólo es necesario que la probeta quede bien centrada en la cámara triaxial con respecto al pistón de carga axial, la utilización de cabezales y discos de acrílico e impermeables en los extremos de la probeta, la respectiva membrana, y o-rings y grasa para prevenir la entrada del agua de la cámara hacia la probeta.
En el caso de los ensayos de compresión triaxial CIU y CID, es totalmente similar el montaje, salvo distinciones que dicen relación con que en ellos si se permite el drenaje (excepto durante la etapa de corte en el ensayo de compresión triaxial CIU). En estos ensayos se utilizan discos porosos, discos de papel filtro y opcionalmente tiras de papel filtro. Estos implementos pueden utilizarse inicialmente húmedos o secos, pero preferiblemente en estado seco cuando el suelo es potencialmente hinchable. Los discos porosos se utilizan para distribuir homogéneamente el agua en la tapa y base de la probeta respectivamente. Entre ellos y la probeta se ubican discos de papel filtro que cumplen la función de proteger los discos porosos, evitando que se colmaten con partículas de suelo. Las tiras de papel filtro, emplazadas alrededor de la probeta y bajo la membrana, son altamente recomendables, sobre todo en suelos de muy baja permeabilidad; mejoran el drenaje durante las distintas etapas de los ensayos, facilitan el proceso de saturación y aceleran la consolidación e igualación de la presión de poros a través de la probeta (Bishop y Henkel, 1962). Las normas ASTM D4767-11 y ASTM D7181-11 especifican que estas tiras no deben cubrir más de un 50 [%] del perímetro total de la probeta, ya que podría llegar a ser excesiva su influencia sobre la resistencia.
2.4.8.3. Otros
Otros procedimientos previos no son tan generales, ya que están relacionados con los componentes, tipo de equipo triaxial y forma en que este opera. Por lo tanto, en este apartado no hay más detalles sobre estos, y sólo resta mencionar el llenado de la cámara triaxial, lo cual es bastante obvio y que idealmente debería ser con agua desaireada.
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