Systems of Exchange

Existen otros métodos de estabilización química de suelos diferentes a los ya citados, sin embargo, su utilización es mucho menos frecuente. Entre dichos métodos se encuentran: y Ácido fosfórico y fosfatos

y Cloruro de sodio

y Sulfatos de calcio (Yeso) y Cloruro de calcio y Hidróxido de sodio (sosa cáustica)

y Sales de aluminio y Resinas y polímeros

4.3 Dispositivos experimentales usuales

Similar a los estudios hechos en suelos cohesivos y granulares, existe una gran variedad de dispositivos que son utilizados para la medición del módulo de resiliencia en suelos estabilizados. Los dispositivos utilizados con mayor frecuencia son:

y Equipo triaxial cíclico (sección 2.2.1) y Columna resonante (sección 2.2.2)

y Máquina servohidráulica universal INSTRON (sección 3.3.1) y Prueba de tensión indirecta

4.3.1 Prueba de tensión indirecta 4.3.1.1 Descripción del equipo

El método de tensión indirecta para módulos de resiliencia de mezclas bituminosas presentado por la ASTM (American Society for Testing and Materials) se denomina como D 4123 – 82 y fue reaprobado en 1995.

La prueba de tensión indirecta de carga repetida para determinar el módulo de resiliencia de mezclas bituminosas es conducida mediante la aplicación de cargas de compresión con ondas senoidales u otras compatibles. La carga es aplicada verticalmente en el plano diametral de un espécimen cilíndrico de concreto asfáltico o suelo estabilizado. La deformación horizontal resultante del espécimen es medida y, con una relación de Poisson supuesta, es utilizada para calcular el módulo de resiliencia. La relación de Poisson también puede ser calculada mediante la medición de las deformaciones horizontales y verticales recuperables.

La interpretación de los datos de deformación ha resultado en dos valores de módulo de resiliencia a ser utilizados. Los módulos de resiliencia instantáneos son calculados utilizando la deformación recuperable que ocurre instantáneamente durante la porción descargada del primer ciclo. El módulo de resiliencia total es calculado usando la deformación total recuperable la cual incluye las deformaciones instantáneas recuperables y continuas recuperables que dependen del tiempo durante la porción de descarga y periodo de reposo de un ciclo de carga.

La máquina de prueba debe tener una capacidad para aplicar un pulso de carga sobre un rango de frecuencias, duraciones o niveles de carga.

Una máquina de prueba electrohidráulica con un generador de función capaz de producir la forma de onda deseada ha mostrado ser compatible para utilizarse en la prueba de tensión indirecta de carga repetida, aunque existen otros tipos de máquinas que se obtienen de manera comercial o han sido construidas en laboratorios. Sin embargo, estas últimas podrían no tener la misma capacidad de carga para manejar especimenes mayores a temperaturas de pruebas mas frías.

El sistema de control de temperatura que sea utilizado durante las pruebas, debe ser capaz de controlar un rango de temperatura de 41 a 104 °F (5 a 40 °C) y dentro de ±2 °F (±1.1 °C) de la temperatura especificada dentro del rango. El sistema debe incluir una cabina de temperatura controlada lo suficientemente grande para contener al menos tres especimenes por un periodo de 24 horas antes de la prueba.

El sistema de medición y grabación debe incluir sensores para la obtención de deformaciones horizontales y verticales. Cuando se supone la relación de Poisson, solo se requiere un sistema de medición de deformaciones horizontales. El sistema debe ser capaz de medir las deformaciones horizontales en el rango de 0.00001 in (0.00025 mm) de deformación. Las cargas deben ser medidas y grabadas o calibradas exactamente antes de las pruebas.

Los aparatos de medición o grabación deben ser independientes de frecuencias para pruebas conducidas hasta 1.0 Hz.

Los valores de deformaciones verticales y horizontales pueden ser medidos por medio de LVDT´s (Linear Variable Differential Transformers) u otros dispositivos compatibles. Los LVDT´s deben estar a media altura opuestos uno del otro sobre el diámetro horizontal del espécimen. La sensitividad y tipo de aparato de medición deben ser seleccionados para proveer la deformación requerida de manera impresa. Debe proveerse un contacto positivo de un resorte de carga o una unión pegajosa al espécimen si se requiere contacto directo entre el aparato de medición y la muestra.

Las cargas deben ser medidas con una célula electrónica capaz de satisfacer los requerimientos específicos para las mediciones de carga.

Una cinta metálica de carga con una superficie cóncava que tenga un radio de curvatura igual al radio nominal del espécimen de prueba se requiere para aplicar carga al espécimen (Figura 4-2). Los especimenes normalmente tendrán un diámetro nominal de 4 a 6 in (102 a 152 mm). La cinta de carga deberá ser de 0.5 o 0.75 in (13 a 19 mm) de ancho para esos diámetros, respectivamente. Los extremos deben ser redondeados mediante pulido para remover las puntas afiladas con el fin de no cortar las muestras durante la prueba. Para especimenes con texturas ásperas, se ha encontrado ser efectiva la utilización de una membrana delgada de hule duro colocada en la cinta de carga con el fin, de reducir los efectos de concentraciones de esfuerzos, pero ésta debe ser utilizada solo cuando las deformaciones verticales no serán medidas.

Figura 4-2 Prueba de tensión indirecta

4.3.1.2 Procedimiento de prueba

A continuación se presenta el procedimiento de prueba por medio del cual se determinan las características resilientes del suelo estudiado:

1 Los especímenes requeridos para estas pruebas deben de tener una altura de al menos 2 in (51 mm) y un diámetro mínimo de 4 in (102 mm) para tamaño máximo de agregados de hasta 1 in (25 mm), y una altura de al menos 3 in (76 mm) y un diámetro mínimo de 6 in (152 mm) para tamaño máximo de agregados de hasta 1.5 in (38 mm).

2 En caso de análisis de corazones, estos deben cumplir con las dimensiones establecidas para las probetas elaboradas en el laboratorio.

3 Antes de la prueba se colocan los especimenes de prueba en un horno con temperatura controlada con el fin de generar la temperatura de prueba especificada. A menos que la temperatura sea vigilada, y la temperatura actual conocida, el espécimen debe permanecer en el horno con la temperatura especificada por lo menos 24 horas antes del ensaye.

4 Se coloca el espécimen dentro del aparato de carga y posicionan las fajas de carga paralelas y centradas sobre el plano diametral vertical. Se ajusta y balancea el sistema electrónico de medición si es necesario.

para obtener de manera impresa una deformación uniforme. Dependiendo de la frecuencia de carga y las temperaturas, es típico utilizar un mínimo de 50 a 200 repeticiones de carga; sin embargo, el mínimo para una situación dada debe ser determinado de tal manera que las deformaciones sean estables. La evaluación del módulo de resiliencia usualmente incluirá pruebas para tres temperaturas, por ejemplo, 41±2, 77±2 y 104±2 °F (5, 25 y 40 °C), a una o más frecuencias de carga, por ejemplo, 0.33, 0.5 y 1 Hz para cada temperatura. El rango de carga recomendado es aquel que induce de 10 a 50% de la resistencia a la tensión. 6 Se monitorean las deformaciones horizontales y verticales durante la prueba. Si

ocurre durante la prueba una deformación vertical total acumulada mayor de 0.001 in (0.025 mm), debe reducirse la carga aplicada, temperatura de prueba, o ambas. 7 Cada determinación del módulo de resiliencia deberá ser completada dentro de los

4 minutos del tiempo en que los especimenes son removidos del horno con temperatura controlada.

8 Se ensaya cada espécimen para el doble del módulo de resiliencia; seguida la primer prueba, se remplaza la muestra en el horno de temperatura controlada por 10 minutos, para después rotar el espécimen aproximadamente 90° y repetir la prueba. Se recomiendan tres especimenes elaborados en el laboratorio o tres corazones para una serie de prueba dada con variables de temperatura, duración y frecuencia de carga. Con el fin de reducir el daño permanente para el espécimen, la prueba debe empezar para la temperatura, duración y carga más bajas. Subsecuentemente, la prueba en el mismo espécimen debe hacerse para producir progresivamente las condiciones de módulos menores. Es necesario llevar los especimenes a la temperatura de prueba antes de cada ensaye.

9 Se miden las deformaciones verticales y horizontales recuperables promedio para al menos tres ciclos de carga después de que la deformación repetida resiliente se ha vuelto estable. Las mediciones de deformación vertical pueden ser omitidas cuando la relación de Poisson no va a ser determinada.

10 Se calcula el módulo de resiliencia (E) en lb/plg2 o MPa, y la relación de Poisson (ȣ)de la siguiente manera:

 

I RI RI H t 27 . 0 P E '  X Ecuación 4-1

 

T RT RT t H 27 . 0 P E '  X Ecuación 4-2 27 . 0 V H 59 . 3 I I RI  ' ' X Ecuación 4-3 27 . 0 V H 59 . 3 T T RT  ' ' X Ecuación 4-4

tD P 2 S ult T S Ecuación 4-5 donde:

ERI = Módulo de resiliencia instantáneo, MPa ERT = Módulo de resiliencia total, MPa ȣRI = Relación de Poisson instantánea ȣRT = Relación de Poisson total P = Carga repetida, N

t = Espesor del espécimen, mm

¨HI = Deformación horizontal instantánea recuperable, mm ¨VI = Deformación vertical instantánea recuperable, mm ¨HT = Deformación horizontal total recuperable, mm ¨VT = Deformación vertical total recuperable, mm ST = Resistencia a la tensión, MPa

Pult = Carga última aplicada requerida para que el espécimen falle, N D = Diámetro del espécimen, mm

La Figura 4-3 muestra una probeta de suelo estabilizado con cal en un ensaye de tensión indirecta, utilizando el equipo triaxial cíclico:

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