El Método del Cono de Arena: Determinación de la Densidad de Campo en Proyectos de Movimiento de Tierras y Pavimentos

EQUIPOS NECESARIOS

Para realizar este ensayo, se necesita:

·         Equipo de cono de arena (frasco) calibrado con válvula de cierre.
·         Arena de densidad conocida.
·         Balanzas de precisión.
·         Brocha y cucharón.
·         Plato base metálico con orificio central.
·         Recipiente para recoger la arena.
·         Recipiente de muestreo para el material extraído.
·         Tamiz ¾”
·         Comba y cincel
·         Equipo para determinar la humedad

PROCEDIMIENTO PASO A PASO

1. Datos de entrada

Para realizar los cálculos de la densidad seca en campo vas a necesitar los siguientes datos:

Densidad de arena: arena de Ottawa o cualquier otro tipo de arena de densidad conocida que cumpla con las características mencionadas en la NTP 339.143 y ASTM D1556.

Peso de arena en el cono:deberás pesar el cono de arena lleno y anotar el dato. Luego, en una superficie limpia y plana coloca el plato base e inserta el cono en el hueco central. Abres la válvula para que fluya la arena y la cierras cuando este deje de fluir. Pesas de nuevo el cono y resta ese valor al preso inicial. Realiza por lo menos 3 veces todo el proceso para corroborar la precisión, la variación máxima entre cualquiera de las determinaciones y el promedio no debe exceder el 1%. Utiliza dicho promedio para realizar los cálculos en campo.

Peso del recipiente de muestreo para material extraído: puedes pesar el recipiente en laboratorio o en campo antes de iniciar el ensayo y anotar el valor para después usarlo en los cálculos.

Peso específico de grava: en caso el material a ensayar sea granular deberás hallar en laboratorio su peso específico. Dicho valor se encuentra generalmente en el rango de 2.6 y 2.7 g/cm3

Máxima Densidad Seca y Óptimo Contenido de Humedad: deberás determinar en laboratorio dichos datos según las normas NTP 339.141 y ASTM D1557 para poder compararla con los datos obtenidos en campo y poder determinar la densidad del punto ensayado.

2. Preparación del Área de Ensayo

Escoge un punto representativo en campo donde se desee medir la densidad del suelo. Limpia la superficie para eliminar materiales sueltos y coloca el plato base sobre la superficie. Es recomendable colocarle clavos alrededor de la plantilla para asegurar que no se desplace horizontalmente.

3. Excavación del Hueco

Con la ayuda de una comba y un cincel excava un hueco a través del orificio del plato. El volumen del hueco debe ser suficiente para representar la densidad del suelo compactado y deberá tener medidas mínimas según el tamaño máximo de partículas del material.

Es recomendable que los lados del Hueco de Ensayo tengan cierto grado de inclinación hacia adentro y el fondo sea plano o ligeramente cóncavo. Además, para materiales granulares, se recomienda que el Hueco tenga forma cónica.

Recoge, coloca en el recipiente de muestro y pesa el material extraído. Es indispensable que el recipiente de muestreo tenga las condiciones necesarias para que no permita la pérdida de humedad del material hasta que se haya realizado su cálculo.

4. Peso inicial y Colocación del Cono de Arena

Pesa en la balanza el equipo (frasco lleno de arena) y anota ese dato. Coloca el cono de arena sobre el hueco de ensayo, abre la válvula para que la arena fluya hacia el hueco. Cuando la arena deje de fluir, cierra la válvula, pesa el frasco con la arena restante y anota ese dato.

Retira la arena del hueco de ensayo, pásala por el tamiz correspondiente y guárdala en un recipiente hasta que culmine el ensayo.

5. Contenido de Humedad

Se debe determinar el contenido de humedad de aquellas partículas que pasen el tamiz N° 4 (arenas) y se podrá emplear cualquier método recomendado por la norma NTP 339.143 o la ASTM D1556, los cuales pueden ser los especificados en los métodos: NTP 339.127, ASTM D2216, ASTM D4643, ASTM D4959 o ASTM D4944.

Debido a que se necesita el dato de humedad de manera rápida cuando se realiza el ensayo de densidad de campo, el método más práctico y usado es el mencionado en la ASTM D4944: Método de prueba estándar para la determinación en campo del contenido de agua del suelo mediante el comprobador de presión de gas de carburo de calcio, o como todos lo conocen, método del Speedy.

Sigue los pasados mencionados por el método y determina el contenido de humedad del suelo.

6. Partículas gruesas mayores a ¾”

En caso de que el material ensayado sea granular, se deberá separar la fracción gruesa superior a ¾” utilizando el tamiz correspondiente con el fin de simular las mismas condiciones del suelo que se utilizaron durante el ensayo Proctor modificado en el laboratorio. Pesa la fracción gruesa del suelo y anota el dato.

7. Cálculo de la densidad seca en campo y % de compactación

Con los datos obtenidos anteriormente se realizan los cálculos para hallar la densidad seca en campo y el % de compactación:

VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL MÉTODO

Ventajas
· Es un método confiable y ampliamente utilizado.
· Permite obtener resultados precisos en obra.
· Es relativamente sencillo de implementar.

Limitaciones
· Requiere una preparación adecuada del área de ensayo.
· Puede ser un proceso lento en comparación con métodos más modernos como el densímetro nuclear.
· No es adecuado para suelos con gran cantidad de piedras.