LABORATORIO DE MATERIALES PARA CARRETERAS

POR:LAURA ALEJANDRA PINZON SILVAJUAN JOSE RINCON BARRERA

UNIVERSIDAD SANTO TOMASFACULTAD INGENIERIA CIVILESPECIALIZACION EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOSTUNJA21 SEPTIEMBRE DE 2014LABORATORIO DE MATERIALES PARA CARRTERAS

POR:ING. LAURA ALEJANDRA PINZON SILVAING. JUAN JOSE RINCON BARRERA

PRESENTADO A:ING. HERMES ARIEL VACCA

UNIVERSIDAD SANTO TOMASFACULTAD INGENIERIA CIVILESPECIALIZACION EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOSTUNJA21 SEPTIEMBRE DE 2014CONTENIDO

LISTA DE TABLAS

LISTA DE IMGENES

LISTA DE GRAFICAS

LISTA DE ANEXOS

INTRODUCCION

Hoy en dia la demanda en infraestructura vial a aumentado de manera desaforada, por lo que se ve la necesidad de que los profesionales, constructores y todas las personas que se ven involucradas en el sector vial presten un servicio eficiente lo cual nos impulse a llevar un control de calidad de los materiales que dia a dia hacen parte del progreso vial de nuestro pais, por ello se ve la necesidad de verificar cada una de las propiedades de estos materiales, las cuales se determinan a traves de una serie de ensayos que se encuentra ya establecidos en las normas como el IDU y las normas INVIAS, las cuales tienen ciertas especificaciones y requerimientos que se deben cumplir, por ello en este trabajo se incluyen estas pruebas de laboratorio, con las que se demostrara si estos materiales se encuentran dentro de los rangos establecidos por la normas, como tambien se busca difundir dichas normas.

El presente informe de laboratorio, tiene objetivo reflejar los resultado obtenidos de los diferentes laboratorios que requirio el cliente, basandonos en las normas INVIAS las cuales tiene una serie de especificaciones y parametros que estan estipulan.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Realizar las pruebas de laboratorios requeridas por el solicitante, con el fin de analizar las propiedades de los materiales utilizados segn la norma INVIAS para dar a conocer los resultado obtenidos, complementando con la investigacion de ensayos de campo y exploracion de suelos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Determinar si el suelo en estudio, tiene la calidad que se necesita para la construccion de un terraplen.

Realizar una comparacion de las especificaciones tecnicas de construccion del instiituto nacional de vias (INVIAS) y del instituto de desarrollo urbano (IDU), para los materiales de construccion de carreteras; subrasante, sub base, base granular, etc.

Analizar los resultados del laboratorio para determinar si el suelo es estable, que de seguridad a la obra, sin que se ocasionen hundimientos, floracion, volcamientos y dezlizamientos.

Conocer y diferenciar los ensayos o purebas de laboratorio que son neesarios para la realizacion de la infraestructura vial, asi como las normas que las rigen y el rango que estas determinan para aceptar cada una de las pruebas.

Comparar los valores obtenidos con las especificaciones y parametros estipulados por las normas existentes respecto a los ensayo que se realizan.

TUNJA, 21 SEPTIEMBRE DE 2014

Ing. Hermes Ariel VaccaUniversidad Santo TomasEmail: vacca@javeriana.edu.co

Laboratorio de suelos P&RAv. Norte xxx

Apreciado Ing, Hermes Ariel Vacca

El laboratorio de suelos P&R analizo y realizo las actividades exigidas por usted, las cuales abarcan 3 capitulos, en los cuales se entregaran las especificaciones, soluciones y obseravciones necesarias de acuerdo a sus expectativas.CAPITULO 1: Desgaste en la maquina de los angeles, Microdeval, 10% de finos., Sanidad de los agregados frente a la accion de las soluciones de sulfato de sodio de magnesio, Limites de consistencia y granulometria, azul de metileno, indice de alargamiento y aplanamiento, toma de datos contenido de vacios en agregados finos no compactado, compactacion proctor, compactacion CBR, equivalente de arena, pentracion dinamica de cono.CAPITULO 2: revision, clasificacion y mejor opcion para la realizacion del terraples.CAPITULO 3: Informacion tema de investigacion ensayos de campo y exploracion de suelos.

Agradecemos su confianza al realizar las pruebas pertinentes.

Atentamente, laboratorio de suelos P&RCAPITULO 1.

COMPARACION CON ESPECIFICACIONES IDU E INVIAS

ESPECIFICACIONES IDU (2011)ESPECIFICACIONES INVIAS (2013)

AFIRMADOS:

El CBR debe ser mayor al 10% El limite liquido debe ser menor al 30% El ndice de plasticidad admitido es menor al 10%

AFIRMADOS:

El CBR debe ser mayor al 15% El limite liquido admite hasta el 40% El ndice de plasticidad es admitido entre el 4% y el 9%

SUBBASE GRANULAR:

El desgaste en mquina de los ngeles, en seco, son 500 revoluciones en totales, es decir 30 revoluciones por minuto, se acepta entre el 35% y el 40%. La evaluacin de resistencia mecnica de los agregados gruesos por el mtodo de 10% de finos, se acepta entre 40KN y 60KN. Para terrenos de arcilla y partculas deleznables e permite el 2%. Para la solidez en sulfatos (durabilidad), las prdidas son mximo del 18% con sulfato de magnesio. El limite liquido (limpieza), se acepta el 25% mximo. El lmite de plasticidad, se acepta entre el 3% y 6%. El equivalente de arena se acepta como mnimo el 20%. El CBR como mnimo entre el 30% y el 60%.

SUBBASE GRANULAR:

El desgaste en mquina de los ngeles, en seco, son 500 revoluciones en totales, es decir 30 revoluciones por minuto, se acepta hasta un 50%. La evaluacin de resistencia mecnica de los agregados gruesos por el mtodo de 10% de finos, no est especificado. Para terrenos de arcilla y partculas deleznables e permite el 2%. Para la solidez en sulfatos (durabilidad), las prdidas son mximo del 18% con sulfato de magnesio. El limite lquido (limpieza), se acepta el 40% mximo. El lmite de plasticidad, se acepta menor que 6%. El equivalente de arena se acepta como mayor el 25%. El CBR debe ser mayor al 30%.

BASE GRANULAR:

El desgaste en mquina de los ngeles, en seco, son 500 revoluciones en totales, es decir 30 revoluciones por minuto, se acepta entre el 30% y el 35%. La evaluacin de resistencia mecnica de los agregados gruesos por el mtodo de 10% de finos, se acepta mnimo entre 65KN y 100KN. Contenido de terrones de arcilla del 2%. Para la solidez en sulfatos (durabilidad), las prdidas son mximo del 18% con sulfato de magnesio. El limite liquido (limpieza), se acepta el 25% mximo. El lmite de plasticidad, se acepta 3% mximo. El equivalente de arena se acepta como mnimo el 25%. ndice de alargamiento y aplanamiento hasta un 35%. El CBR est entre el 80% y 100%.

BASE GRANULAR:

El desgaste en mquina de los ngeles, en seco, son 500 revoluciones en totales, es decir 30 revoluciones por minuto, se acepta entre el 35% y el 40%. La evaluacin de resistencia mecnica de los agregados gruesos por el mtodo de 10% de finos, se acepta mnimo entre 70KN y 90KN. Contenido de terrones de arcilla del 2%. Para la solidez en sulfatos (durabilidad), las prdidas son mximo del 18% con sulfato de magnesio. El limite liquido (limpieza), se acepta el 40% mximo. El lmite de plasticidad, se acepta entre 3% y 0%. El equivalente de arena se acepta como mnimo el 30%. ndice de alargamiento y aplanamiento hasta un 35%. El CBR debe ser mayor del 805 para NT2 y mayor al 100% para el NT3.

CARACTERIZACION DE MATERIALES

1. DUREZA:

Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradacin durante la produccin, colocacin y compactacin de las obras de pavimentacin, y sobre todo durante la vida de servicio del pavimento.

1.1 Resistencia al desgaste de los agregados de tamaos menores de 37.5mm (1 ) por medio de la mquina de los ngeles:

Este ensayo ha sido usado como un indicador de la calidad relativa o la competencia de diferentes fuentes de agregados ptreos de similares composiciones mineralgicas, para llevar a cabo esta prueba de laboratorio se hace necesario el uso de equipos o herramientas como; balanza, horno, tamices y por supuesto la mquina de los ngeles.

La mquina para ensayo de desgaste de los ngeles, consiste en un cilindro hueco de acero, el cual tiene sus extremos cerrados, el cual gira en posicin horizontal, la maquina debe mantener la velocidad perifrica bsicamente uniforme. Este mtodo se emplea para determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o triturados[footnoteRef:1]. [1: INVE 218]

Resistencia al desgaste de los agregados gruesos de tamaos mayores de 19mm (3/4) por medio de la mquina de los ngeles:

Este ensayo ha sido usado como se describi anterior mente la norma INVE 218, para la cual se han de utilizar las herramientas nombradas anteriormente, es necesario que a la hora de realizar el procedimiento el tambor se encuentre limpio, el desgaste se debe a una carga abrasiva, de agregados naturales[footnoteRef:2]. [2: INVE 219]

En la realizacin del procedimiento es necesarios que el material se encuentre limpio, lavado, separado por tamao de sus partculas, al que se aplica una carga abrasiva.IMAGEN 1. Mquina de los ngeles

MUESTRA 1. TABLA 1. Muestra 1, mquina de los ngeles

TABLA 2. Resultado 1, mquina de los ngeles

Muestra 2.TABLA 3. Muestra 2, mquina de los ngeles

TABLA 4. Resultado 2, mquina de los ngeles

Muestra 3. TABLA 5. Muestra 3, mquina de los ngeles

TABLA 6. Resultado 3, mquina de los ngeles

Muestra datos laboratorio.TABLA 7. Muestra laboratorio usta, mquina de los ngeles

TABLA 8. Resultado muestra laboratorio, mquina de los ngeles

IMAGEN 2. Formula % de desgate

1.2 Determinacin de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasin utilizando el aparato equipo micro deval:

Este ensayo en agregados gruesos, es una medida de la resistencia ala abrasin y durabilidad de agregados ptreos que han sido sometidos a la accin combinada de abrasin y molienda con las de acero en presencia de agua, es decir un desgaste debido a una serie de esferas encontradas en el agregado esta muestra queda sumergida no por menos de una hora[footnoteRef:3]. [3: INVE 238]

Lo ideal es dejar rotando la muestra en un tambor por dos horas con agua, luego se agrega un nmero determinado de esferas (generando el efecto de abrasin), luego al retirar las partculas estn redondeadas y opacas, las cuales deben lavarse y ser llevadas al horno.

Este ensayo mide el control de calidad porque detecta cambios en las propiedades de un agregado procesado de una fuente como parte de control de calidad o para asegurar la calidad de un proceso, para llevar acabo se hace necesario utilizar herramientas como, aparato micro deval, balanza, tamices, horno.IMAGEN 3. Equipo micro - deval

TABLA 9. Datos y resultado de % de perdidas, micro - deval

IMAGEN 4. Formula % de perdida

1.3 Evaluacin de la resistencia mecnica de los agregados gruesos por el mtodo de 10% de finos:

Este procedimiento mide la resistencia mecnica de una agregado grueso al ser sometido a esfuerzos de compresin, determinando la carga necesaria, para producir en el agregado grueso un desgaste sobre el 10%, este mtodo busca evaluar la resistencia mecnica de un agregado, tomando como parmetro de referencia la carga de compresin necesaria, que se debe aplicar al material para que produzca un 10% de finos producto de la accin mecnica[footnoteRef:4]. [4: INVE 224]

El material se debe secar al aire y se debe tamizar apisonar, pesar el cual se debe verter en un cilindro, al cual se le aplica una carga, despus se tamiza para verificar cuanto fue la perdida.

Las herramientas utilizadas para esta prueba de laboratorio son; recipiente cilndrico, plato base, pistn, varilla para compactacin, balanza, balanza, tamiz.

TABLA 10. Datos 10% de finos

TABLA 11. Resultados 10% de finos

IMAGEN 5. Formulas 10% de finos

2. DURABILIDAD:

2.1 Sanidad de los agregados frente a la accin de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio:

Este mtodo es un procedimiento para hacer un estimativo preliminar de la sanidad de los agregados a ser usados en concretos y otros propsitos. Los valores obtenidos pueden ser comparados con especificaciones que se han diseado para indicar la posibilidad de usar el agregado propuesto, para llevar a cabo esta prueba de laboratorio el equipo a utilizar consta de; tamices, recipientes para muestras, termmetro, balanza, horno[footnoteRef:5]. [5: INVE 220]

3. LIMPIEZA:

3.1 Determinacin del lmite liquido de los suelos:

El limite liquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando este se halla en el lmite entre el estado lquido y el estado plstico, para realizar esta prueba de laboratorio se necesitan herramientas como: esptula, aparato del lmite lquido, ranurador, recipientes, balanza y horno[footnoteRef:6]. [6: INVE 125]

IMAGEN 6. Cazuela de casa grande

TABLA 12. Datos y resultados laboratorio usta, lmite lquido.

Limite plstico e ndice de plasticidad de suelos:El limite plstico de un suelo es el contenido ms bajo de agua, en el cual es suelo permanece en estado plstico, el ndice de plasticidad de un suelo es el tamao del intervalo de contenido de agua, expresado como porcentaje de la masa seca del suelo, dentro del cual el material est en un estado plstico[footnoteRef:7]. [7: INVE 126]

IMAGEN 7. Limite plstico

TABLA 13. Datos y resultados laboratorio usta, lmite plstico.

3.2 Valor de azul de metileno en agregados finos y en llenantes minerales:

Este ensayo se emplea para estimar la cantidad de arcillas dainas y materia orgnica presente en un agregado, el equipo empleado para realizarlo consta de; bureta, agitador, balanza, varilla de vidrio, cronometro, platn tamiz N 200, azul de metileno, recipientes, horno, entre otros.TABLA 14. Dato azul de metileno

TABLA 15. Resultado azul de metileno

IMAGEN 8. Formula valor azul de metileno

3.3 Equivalente de arena de suelos y agregados:

Este ensayo tiene como fin determinar la proporcin relativa de contenido de polvo fino nocivo o material arcillosos en agregados finos, esta prueba da como resultado un valor emprico de la cantidad relativa de material arcilloso presente en la muestra del suelo o agregado fino[footnoteRef:8]. [8: INVE 133]

4. RESISTENCIA DEL MATERIAL:

4.1 Relacin de soporte del suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio):

Este mtodo de prueba se emplea para evaluar la resistencia potencial de materiales de subrsante, subbase y base, incluyendo materiales reciclados para empleo en pavimentos de carreteras y pistas de aterrizaje, para realizar esta prueba se necesitan las siguientes herramientas; prensas, moldes, disco espaciador, martillos de compactacin, sobrecargas metlicas, horno entre otros.

4.2 Penetracin dinmica de cono:Es una herramienta simple y sencilla que permite realizar de una manera rpida usa para evaluar la resistencia in situ de suelos inalterados y/o materiales compactados, la penetracin dinmica se mide por golpes a travs del terreno natural o suelo fundacin, este mtodo es no destructivo.

IMAGEN 9. Penetracin dinmica de cono

CAPITULO 2

Realizar un anlisis y presentar recomendaciones tcnicas de la siguiente informacin:La empresa consultora LAB X es contratada para construir un terrapln como plataforma para un proyecto de exploracin petrolera cercana a la poblacin de Catilla la Nueva (Meta, Colombia). Durante la exploracin se recopila la siguiente informacin.En la primera fase se realizaron varias exploraciones del terreno con el objeto de determinar caractersticas mecnicas del perfil de suelo de subrasante o cimentacin, encontrando en el siguiente perfil tpico de la zona del proyecto: El nivel fretico se encontr a una profundidad de 0,20m de la superficie del terreno.

ESTRATO 1. Descripcin visual: material caf oscuro con presencia de races, con olor desagradable y humedad media, fraccin fina 92%.TABLA 16. Material estrato 1

ESTRATO 2. Descripcin visual: material fino con presencia de una arena fina, color gris claro, humedad media a alta de consistencia blanda.TABLA 17. Material estrato 2

ESTRATO 3. Descripcin visual: material fino, color gris oscuro, consistencia duraTABLA 18. Material estrato 3

IMAGEN 10. Canteras

Para analizar el material seleccionado para la conformacin del terrapln se analizaron investigaciones sobre las fuentes, obteniendo la siguiente informacin:

CANTERA 1. FALTACANTERA 2. FALTA

Para el material del terrapln se debe cumplir como mnimo las siguientes caractersticas: LL < 40% IP 4 9 Pasa tamiz N 200 mximo 15% % CBR mnimo del 40%Luego de seleccionar el material, se procede a transportarlo a la zona del proyecto.

TABLA 19. Descripcin material

Se solicita la entrega de:

1. Clasificacin de los estratos (SUCS AASTHO), evaluar el ndice de grupo y hacer recomendacin puntual, 3 recomendaciones de perfil de suelo.

Los suelos se han clasificado en suelos finos y gruesos, pero se hace necesarios clasificarlos de manera ms apropiada, de tal manera que se pueda hacer una mejor descripcin desde el punto de vista de ingeniera civil

CLASIFICACION DE LOS ESTRATOS SISTEMA UNIFICAD DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS):TABLA 20. Smbolo de grupo

Tipologa de suelos: existen 3 grupos de suelos:

Suelo de grano grueso (G y S): formados por gravas y arenas con menos del 50% de contenido de fino, empleando tamiz N 200.

Suelos de grano fino (M y C): formados por suelos con al menos un 50% de contenido en limos y arcillas.

suelos orgnicos (O, Pt): constituidos fundamentalmente por materia orgnica, inservibles como terreno de cimentacin.

TABLA 21. Smbolo de grupo

GRAFICA 1. Carta de Casagrande

TABLA 22. Caractersticas de los suelos

CLASIFICACION DE LOS ESTRATOS AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS (AASHTO):

Este Sistema es ampliamente usado en ingeniera de vas y busca juzgar la aceptabilidad de un suelo para ser usado como material de sub-base y base en un pavimento, basndose en la calidad del suelo

TABLA 23. Clasificacin de suelos AASHTO

2. Clasificacin de los estratos (SUCS), explicar el criterio por el cual se adopta uno de los materiales, evaluacin de la capa portante.3. Determinacin de la densidad de campo, del porcentaje de compactacin y criterio de cumplimiento, recomendaciones con base a los datos obtenidos del porcentaje de compactacin.

CAPITULO 3

TEMA DE INVESTIGACION: ENSAYOS DE CAMPO Y EXPLORACION DE SUELOS

REGISTRO FOTOGRAFICO

1. PENETRACION DINAMICA DE CONO:

2. XX

3. EQUIVALENTE DE ARENA

4. LIMITES DE ATTEMBERG

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