CHAPTER 5: SERVICE RULES AND REGULATIONS RELATING TO THE
5.2.1 LIABILITY BETWEEN COMPANY AND RETAIL CUSTOMERS
Este capítulo es útil para conocer las variaciones de volumen de un material, debido a cambios de estructura y acomodo de sus partículas.
14.2. Campo de aplicación
Tomando en cuenta que las condiciones del material que se comparan dan origen a una gran variedad de casos, se tratan en este capítulo, únicamente los coeficientes de variación volumétrica de estado natural a estado suelto, de estado natural a estado compactado en el lugar, de estado suelto a estado compactado en el lugar y de estado suelto a estado compactado en el laboratorio.
14.3. Referencias
Este capítulo se complementa con los siguientes capítulos y normas mexicanas vigentes:
NMX-B-231 Cribas para la clasificación de materiales granulares.
NMX-C-416-ONNCCE Capítulo 2 Muestreo e Identificación de Muestras, capítulo 3 Preparación de Muestras, capítulo 4 Determinación del Contenido de Agua, capítulo 9 Determinación de Masas Volumétricas Suelta Seca Y Máxima (Proctor) y capítulo 15 Determinación de Pruebas de Compactación en el Lugar.
14.4. Definiciones
14.4.1. Coeficiente de variación volumétrica
Es el cambio y acomodo de partículas de una masa con respecto a su volumen, por la cantidad de vacíos que está presente.
14.5. Equipo
14.5.1. Báscula con capacidad de 120 kg y una precisión de 0,5 g.
14.5.2. Balanza con capacidad de 2 620 g y una precisión de 0 ,05 g.
14.5.3. Pala
14.5.4. Pico
14.5.5. Barreta
14.5.6. Probeta graduada y con capacidad de 1 000 cm3, con graduación de 10 cm3.
14.5.7. Recipiente para masa volumétrica suelta. Se debe emplear un recipiente metálico y cilindro rígido para conservar su forma y volumen calibrado, la capacidad es de acuerdo al tamaño de grava como se muestra en la tabla 7.
TABLA 7.- Capacidad del recipiente de acuerdo al tamaño de la grava
Capacidad Tamaño máximo
nominal del agregado
Espesor mínimo Fondo (mm) Metal Pared (mm) 5 13 5,0 2,5 10 25 5,0 2,5 14 40 5,0 3,0 28 100 5,0 3,0
14.5.8. Molde Proctor completo
14.5.9. Malla de 75 mm (3”).
14.6. Materiales auxiliares
14.6.1. Arena graduada
Sin aristas, no degradable comprendida entre las mallas 20-30
14.6.2. Costales
14.6.3. Brocha
14.7. Muestras
Se traen aproximadamente 30 kg de material representativo para masa unitaria suelta de acuerdo a lo establecido en el capítulo 2.
14.8. Procedimiento
14.8.1. Coeficiente de variación volumétrica de estado natural a estado suelto.
Es la relación de volumen del material en estado suelto respecto al que presentaba dicho material en su estado natural y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en su estado natural y la masa volumétrica seca del mismo material en estado suelto, aplicando la siguiente fórmula:
ds dn Cns γ γ = Donde:
Cns es el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado natural a estado suelto, número adimensional.
γdn es la masa volumétrica seca del material en su estado natural, en kg/m3.
γds es la masa volumétrica seca del material en su estado suelto, en kg/m3.
14.8.2. Coeficiente de variación volumétrica de estado natural a estado compactado en el lugar.
Es la relación del volumen del material compactado en el lugar, respecto al que presentaba dicho material en su estado natural y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en estado natural y la masa volumétrica seca del mismo material compactado en el lugar; esta última condición es la que presenta el material cuando ha sido sometido a algún procedimiento de acomodo en la obra. El coeficiente mencionado se obtiene mediante la siguiente fórmula:
dc dn Cns γ γ = Donde:
Cnc es el coeficiente de variación volumétrica, de estado natural a estado compactado en el lugar, número adimensional.
γdn es la masa volumétrica seca del material en su estado natural, en kg/m3.
γdc es la masa volumétrica seca del material compactado en el lugar, en kg/m3
14.8.3. Coeficiente de Variación Volumétrica de Estado Suelto a Estado Compactado en el Lugar
Es la relación del volumen del material en estado compactado en el lugar, respecto al que presentaba en estado suelto, y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica del material en estado suelto y la masa volumétrica del mismo material compactado en el lugar; el estado suelto se considera en almacenamientos, en los vehículos de transporte, acamellonado o bajo cualquier condición en la que el material, después de haber sido removido de su estado natural o ya compactado o de habérsele aplicado un tratamiento, no haya sido sometido a un proceso de compactación. El coeficiente de variación volumétrica se obtiene mediante la siguiente fórmula:
dc ds Cns γ γ =
Donde:
Csc es el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado suelto a estado compactado en el lugar, número adimensional.
γds es la masa volumétrica seca del material en estado suelto, en kg/m3.
γdc es la masa volumétrica seca del material compactado en el lugar, en kg/m3.
14.8.4. Coeficiente de Variación Volumétrica de Estado Suelto a Estado Compactado en el Laboratorio
Es la relación del volumen del material en estado compactado en el laboratorio respecto al que presentaba en estado suelto y su valor se obtiene mediante la relación entre la masa volumétrica seca del material en estado suelto y la masa volumétrica seca del mismo material compactado en el laboratorio, tomando en cuenta en esta última determinación la totalidad de las partículas del material. El coeficiente de variación volumétrica se obtiene mediante el siguiente procedimiento:
a) Se determina la masa volumétrica seca máxima del material en el estado suelto γds, de acuerdo con el procedimiento que corresponde según Capítulo 15.
b) Previamente en la muestra original se determina el por ciento de material con tamaño mayor que el que se utiliza en la prueba de compactación considerada.
c) Se determina la masa volumétrica seca máxima del material compactado en el laboratorio γ d máx, según capítulo 15.
d) Se corrige la masa volumétrica seca máxima del material compactado en el laboratorio, γ d máx, para tomar en cuenta la totalidad de tamaños que incluye la muestra original mediante la siguiente fórmula:
o Sap R Y máx d X 100 máx d ' γ + γ = γ Donde:
γ' d máx es la masa volumétrica seca máxima corregida, en kg/m3.
X es el peso del material que pasa la malla 19,0 mm (3/4”), según el caso, en por ciento, respecto a la muestra original.
Y es el peso del m aterial retenido en la malla 19,0 mm, según el caso, en por ciento, respecto a la muestra original.
γ d máx es la masa volumétrica seca máxima de la fracción que pasa la malla 19,0 mm, según el caso, en kg/m3 Sap es la masa volumétrica relativa de la fracción retenida en la malla 19,0 mm.
γo es la masa volumétrica del agua, que se considera de 1 000 kg/m3. R es un coeficiente cuyo valor está dado en función de Y en la tabla 8
TABLA 8.- Coeficientes de R en función de Y
Y R 20 o menos 1,0 21 - 25 0,99 26 - 30 0,98 31 - 35 0,97 36 - 40 0,96 41 - 45 0,95 46 - 50 0,94
d) Se calcula el coeficiente de variación volumétrica del material, de estado suelto a estado compactado en el laboratorio, aplicando la siguiente fórmula:
máx d ' ds Csl γ γ =
Donde:
Csl es el coeficiente de variación volumétrica, de estado suelto a estado compactado en el laboratorio.
γ ds es la masa volumétrica seca del material en estado suelto, en kg/m3
γ 'd máx es la masa volumétrica seca máxima corregido, en kg/m3 14.9. Cálculo
Véase procedimiento incisos 14.8.1, 14.8.2, 14.8.3 y 14.8.4.
14.10. Precisión
No se ha desarrollado la precisión para este método.
14.11. Informe
El informe debe contener los siguientes datos:
14.11.1. Obra 14.11.2. Ubicación 14.11.3. Fecha de muestreo 14.11.4. Número de muestra 14.11.5. Fecha de ensaye 14.11.6. Informe 14.11.7. Laboratorista 14.11.8. Banco 14.11.9. Procedencia 14.12. Bibliografía
S.C.T. Materiales para Terracerías 1986 Libro 6.01.01 ASTM Standards on Soil Compaction 1993.
14.13. Apéndice
Para efectuar estas pruebas se deben tener las siguientes precauciones
14.13.1. Al efectuar las calas, se debe tener cuidado de no palanquear ni enrasar la arena en el sondeo.
14.13.2. Se debe tener cuidado al efectuar las masas volumétricas secas máximas en el laboratorio, de no dar golpes de más o de menos, para no aumentar o disminuir su masa unitaria.
15.
MÉTODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACIÓN DE COMPACTACIÓN EN EL
LUGAR
15.1. Objetivo
Este capítulo, establece el método de prueba para la determinación de las pruebas de compactación de los suelos, a través de las masas volumétricas de los suelos del lugar.
15.2. Campo de aplicación
Determinar el grado de acomodo de las partículas de un suelo en su estado natural o bien, de un material que forme parte de una estructura, ya sea que ésta se encuentre en construcción o terminada; fundamentalmente consiste en relacionar la masa volumétrica seca del lugar, con la respectiva masa volumétrica seca máxima, ambas
determinaciones se efectúan con porciones del suelo o material, correspondiente a un mismo tamaño, el cual queda limitado de acuerdo con la fracción de suelo que se utilice en la prueba de compactación del laboratorio considerada.
15.3. Referencias
Este capítulo se complementa con los siguientes capítulos y normas mexicanas vigentes:
NMX-B-231 Cribas para clasificación de materiales granulares. NMX-C-030-ONNCCE Industria de la Construcción – Agregados – Muestreo
NMX-C-073 Industria de la Construcción – Agregados - Masa Volumétrica – Método de Prueba NMX-C-170-ONNCCE Industria de la Construcción – Agregados – Reducción de la muestra de agregados
obtenidos en el campo al tamaño requerido para las pruebas.
NMX-C-416-ONNCCE Capítulo 2 Muestreo e identificación de muestras; Capítulo 3 Preparación de muestras; Capítulo 4 Determinación del contenido de agua; Capítulo 8 Masa específica de los suelos; Capítulo 9 Masa volumétrica seca máxima y el contenido de agua óptim o; Capítulo 10 Determinación del Valor Relativo de Soporte; Capítulo 14 Coeficiente de Variación Volumétrica.
15.4. Definiciones
15.4.1 De acuerdo con la capacidad del suelo o grado de acomodo que presentan sus partículas sólidas, las masas volumétricas (pesos volumétricos) pueden ser:
15.4.1.1. Masa volumétrica del suelo en estado natural
Cuando el acomodo que tienen sus partículas es consecuencia de un proceso de la naturaleza. Esta masa volumétrica es la que corresponde a la condición que tienen los materiales en los bancos en su estado original y en general, es el que se refiere al terreno natural sin haber sido removido.
15.4.1.2. Masa volumétrica del suelo en estado suelto
Es cuando su estructura natural ha sido alterada por algún proceso mecánico como la extracción, disgregación, cribado, trituración, etc. y que se ha depositado o almacenado sin someterlo a ningún tratamiento especial de compactación. Esta masa volumétrica es variable para un mismo material de acuerdo con el acomodo que adopten sus partículas sólidas, dependiendo de diversos factores, tales como el sistema de carga, el medio de transporte, tipo y altura de almacenamiento, etc. Para que la masa volumétrica de un material suelto sea representativa, deberá determinarse en las condiciones reales de trabajo o de almacenamiento.
15.4.1.3. Masa volumétrica del suelo en estado compacto
Se refiere a que las partículas sólidas que lo constituyen han adquirido un cierto acomodo por algún procedimiento de compactación. En este caso se pres entan dos posibilidades, siendo una de ellas la que toma en cuenta la totalidad de las partículas del material y la otra, que considera la fracción del material que pasa por determinada malla. La primera se aplica generalmente para el cálculo de coeficiente de variación volumétrica y la segunda para obtención del porciento de compactación.
15.4.2. Para efectos de esta norma mexicana, los procedimientos descritos son
15.4.2.1. Masa volumétrica seca suelta
La masa volumétrica de un suelo en estado suelto sirve principalmente para determinar los coeficientes de variación volumétrica y puede determinarse en campo o en laboratorio. Para la determinación de la masa volumétrica del suelo e n estado suelto en el campo, se debe tratar de reproducir las condiciones reales de trabajo, por lo que el procedimiento se aplica para medir la masa y el volumen del material en estudio y depende del tipo de recipiente y de la forma de llenarlo con el suelo, así por ejemplo, para efectos de acarreos, es necesario medir el peso del material depositándolo en la caja del camión, con el equipo de carta que se vaya a utilizar en la obra, determinando su masa total en una báscula para vehículos o bien, si no dispone de esta báscula, pesando el material en forma parcial, calculando el volumen de la caja por medición directa.
15.4.2.2. Masa volumétrica compactada
La masa volumétrica compactada en el lugar “in situ”, se determina de acuerdo con los métodos siguientes
15.4.2.2.1. Método con densímetro nuclear
Este método, determina la cantidad de agua y la densidad o masa volumétrica (peso volumétrico), utilizando las técnicas de retrodispersión y transmisión directa. La humedad se determina por el método de retrodispersión (contenido de agua) y la densidad (masa volumétrica) por cualquiera de las dos técnicas. La técnica de retrodispersión (contenido de agua) consiste en colocar el aparato o fuente al ras de la superficie a ensayar y obtener lecturas hasta de 50 mm de profundidad. La técnica de transmisión directa consiste en taladrar un pequeño agujero en el material por ensayar y descender una varilla de fuente radiactiva a la profundidad requerida que puede ser hasta de 300 mm. Este método no destructivo es de fácil utilización y sus ensayos están limitados por la composición química, heterogeneidad de la muestra y la textura superficial del material por ensayar.
15.4.2.2.2. Método del cono y arena.
Este método se aplica principalmente a suelos que pasan la malla 38,1 mm tanto en su estado natural como en su estado compactado, sirve par obtener los grados de compactación de los materiales que forman las terracerías y los coeficientes de variación volumétrica. Es un procedimiento semejante al de la trompa y arena, excepto que la medición del volumen del sondeo con arena graduada de masa volumétrica previamente determinada, se hace utilizando un dispositivo constituido esencialmente por conos metálicos que se ajustan a un frasco de material transparente.
15.4.2.2.3. Método balón de goma.
Este método se efectúa en los materiales tanto en estado natural firmes como en estado compacto, en materiales que pasan la malla 38,1 mm, se utiliza un aparato de balón de goma, que se coloca sobre un agujero previamente excavado en el suelo y donde se bombea agua dentro del globo de goma situado dentro del aparato, el cual se fuerza al interior del agujero. La cantidad de agua desplazada dentro del globo se observa en la graduación de una probeta de vidrio.
15.4.2.2.4. Método de trompa y arena.
Este método se efectúa en los materiales tanto en estado natural como en estado compactado y sirve para obtener los grados de compactación y los coeficiente de variación volumétrica. La determinación de la masa volumétrica en el lugar por este método, consiste esencialmente en hacer una excavación en el sitio de prueba elegido, pesando el material extraído y relacionar esta masa con el volumen del sondeo, medido con arena. Este método se aplica hasta un máximo de la partícula que pase la malla 75,0 mm.
15.4.2.2.5. Método de agua.
Este método se emplea para la determinación de las masas volumétricas de los suelos con fragmentos de roca, ya sea en estado natural o bien en estado compactado, cuando están formando capas o estratos de más de 40 cm de espesor. La prueba consiste en efectuar en dichos suelos, a partir de una superficie horizontal, un sondeo de forma rectangular, pesar el material extraído y relacionar su masa con el volumen de la excavación; este volumen se determina cubriendo la superficie del sondeo con una tela delgada de plástico y midiendo el volumen de agua que se necesita para llenarlo. Este método también se utiliza en la determinación de los coeficientes de variación volumétrica.
15.4.2.2.6. Método de muestras inalteradas.
En este método se obtienen la masa volumétrica (peso volumétrico) de muestras inalteradas, extraídas en suelos finos utilizados en terracerías, que puedan labrarse sin que se disgreguen y cuyas partículas tengan un tamaño máxim o inferior a la malla 4,75 mm.
15.4.2.2.7. Método del volumen directo conocido en el lugar (método de probeta)
Este método no se recomienda emplear para fines de grado de compactación, sin embargo es una alternativa que se puede presentar en pruebas de mecánica de suelos donde no exista otro método que emplear. Se puede obtener la masa volumétrica de los diversos suelos, aún contando con fragmentos pequeños de roca, en estado natural, cuando el material presenta ciertas dificultades para labrar una muestra inalterada que permita realizar lo descrito en el párrafo 15.4.2.2.6, así como en materiales previamente compactados, la determinación de la masa volumétrica del volumen conocido en el lugar, consiste en hacer una excavación en el sitio de prueba elegido, determinar y registrar
la masa del material extraído en estado húmedo y relacionarlo con el volumen de la excavación determinado con arena y otro material con ayuda de una probeta graduada.
15.5. Equipo
Según el método a emplear los aparatos, equipo y materiales son los siguientes:
15.5.1. Balanza con capacidad mínima de 120 kg con aproximación de 10 g.
15.5.2. Balanza con capacidad mínima de 20 kg con aproximación de 5 g.
15.5.3. Balanza con capacidad mínim a de 2 kg con aproximación de 0,1 g.
15.5.4. Balanza con capacidad mínima de 300 g con aproximación de 0,01 g.
15.5.5. Dispositivo “Trompa de Elefante” para colocar la arena en el sondeo
Consistente en un recipiente de forma cilíndrica con fondo cónico y una extensión de tubo metálico flexible (Véase figura 19).
15.5.6. Recipiente calibrador metálico
De forma cilíndrica con diámetro interior y altura de 15 cm (Véase figura 19). Para el método trompa y arena.
(Todas las medidas son en cm) FIGURA 19.- Dispositivo para colocar la arena en el sondeo y recipiente calibrador
15.5.7. Recipiente calibrador de forma cilíndrica
Cuyo diámetro interior debe ser de 18 cm y altura de 10 cm para el método del cono y arena.
15.5.8. Dispositivo o aparato de cono para colocar arena en el sondeo
Este dispositivo consta de: un frasco con capacidad de 4 L para medir volúmenes con arena, una sección desmontable con dos conos metálicos unidos entre si para una válvula que tiene un orificio de 13 mm de diámetro, base cuadrada con perforaciones en el centro, según se muestra en la figura 20
15.5.9. Aparato de balón de densidad, con tubo de vidrio calibrado con divisiones de 10 cm3. El tubo de vidrio va alojado dentro de una pieza fundida de aleación de aluminio o material similar. Una válvula de parada y una válvula del tipo aspirador de goma reversible como se muestra en la figura 20
(Todas las medidas son en mm) FIGURA 20.- Aparato para medir el volumen con arena
15.5.10. Aparato de medida nuclear
Construido robusto y rígido con blindaje para mayor seguridad contra fugas de fuentes radioactivas incluidas en el aparato. Visualizador de cristal líquido y teclado como el ilustrado en la figura 21.
FIGURA 21.- Aparato de medida nuclear (densímetro nuclear)
15.5.11. Recipiente metálico para masa volumétrica suelta de forma cilíndrica de capacidad de 10 L con medidas de 252,4 cm de diámetro y 200 mm de altura.
15.5.12. Charolas metálicas rectangulares de 400 mm x 600 mm x 100 mm y cucharón metálico.
15.5.13. Barreta de acero con un extremo terminado en punta y en bisel.
15.5.14. Herramienta auxiliar de campo
Palas, marro, cincel, picos, nivel de burbuja, espátulas, cuchara de albañil, reglas metálicas de 300 mm y escantillones.
15.5.15. Herramientas de laboratorio
Cuchillo, segueta, calibrador tipo vernier de 0,01 cm de aproximación, arco de joyero con alambre, marro, vasos de aluminio de 500 cm3, vaso de precipitado de 400 cm3, termómetro con capacidad aproximada de 273 K a 373 K (de 0 ºC a 100 ºC), parrilla eléctrica o estufa de gas.
15.5.16. Torno para labrar probetas
15.5.17. Probetas de 1 000 m L graduados cada 10 mL y recipientes de aproximadamente 5 L, 10 L y 20 L de capacidad
15.6. Materiales auxiliares
15.6.1 Parafina blanca o mezcla de parafina blanca y petrolato en partes iguales.
15.6.2 Hilo delgado de nylon.
15.6.3 Bolsas, recipiente impermeable, frasco y botes con tapa
15.6.4 Arena limpia y seca con partículas densas y redondeadas cuyos tamaños están comprendidos en las mallas 0,850 y 0,600 mm