Manual Triaxial
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8/16/2019 Manual Triaxial
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pci
Manual:
Ensayo Triaxial
Profesor: Mauro Poblete
P. Ayudante: Mauricio Poblete
Integrantes: Nicole Ávila
Matías Cuitiño
Karen Leal
Concepción, febrero, 2014
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Índice1. Preparación del equipo ............................................................................................................... 3
1.1 Desaireado del agua ............................................................................................................ 3
1.2 Llenado del estanque .......................................................................................................... 3
1.3 Vacío .................................................................................................................................... 4
1.4 Instalación de mangueras en Panel de Control................................................................... 4
1.5 Limpieza de conductos ........................................................................................................ 5
2. Montaje de la probeta ................................................................................................................ 6
............................................................................................................................................................. 6
2.1 Llenado de la celda .............................................................................................................. 8
2.2 Paso de CO2 ........................................................................................................................ 9
2.3 Saturación de la Probeta ................................................................................................... 10
3. Preparación del Software .......................................................................................................... 11
3.1 Saturación ......................................................................................................................... 12
3.2 Consolidación .......................................................................................................................... 15
3.2 Corte de la probeta ........................................................................................................... 19
3.3 Montar triaxial en Device 1 ............................................................................................... 22
3.5 Controles para cambiar la velocidad ....................................................................................... 22
4. Termino del ensayo ................................................................................................................... 23
4.1 Bajar Presiones .................................................................................................................. 23
4.2 Drenar celda ...................................................................................................................... 23
4.3 Desmontado ...................................................................................................................... 24
4.4 Limpieza .................................................................................................................................. 24
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1. Preparación del equipo
1.1 Desaireado del agua
Para la utilización del Triaxial, es necesario desairear el agua que
utilizaremos, esto significa quitar todo el aire que pueda
contener el fluido, ya que estas burbujas pueden perturbar las
mediciones.
El estanque de agua estará dispuesto en altura sobre los
lavaderos, muy cerca de una fuente de agua potable. La idea es
llenar este estanque hasta el nivel indicado con una línea blanca
y luego a través de una bomba de vacío extraer el aire.
1.2 Llenado del estanque
Lo primero que verifiquemos es que en la parte superior
izquierda del estanque existe una entrada (en la cual puede estar
conectada una manguera). Lo importante es que esta entrada
tiene que estar abierta, de modo que el estanque este a presión
atmosférica (para su llenado). Podremos controlar la abertura o
cerrado del estanque desde la manguera o desde la misma salida
(Con tapón rojo es cerrado, sin tapón rojo es abierto).IMPORTANTE: CERRAR LLAVE DE PASO NEGRA DISPUESTA EN LA PARTE INFERIOR DEL ESTANQUE
(ya que de lo contrario desaireará el panel CONTROLS pudiendo causar algún daño).
Luego conectaremos la manguera derecha dispuesta también
en la parte superior del estanque (Manguera verde reforzada
con malla) a la red de agua potable, abriendo la llave de la
última muy despacio de tal forma de tener control del nivel de
llenado. (No superar la línea blanca).
Una vez terminada la etapa de llenado, desconectamos la
manguera de la red de agua potable y ahora esta misma la
utilizaremos para el proceso de “vacío”.
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1.3 Vacío
En el proceso de vacío comienza la extracción de toda burbuja de
aire del agua contenida en nuestro estanque, esto se realizaconectando la misma salida por la cual ingresamos agua al
estanque, a nuestra bomba desaireadora. IMPORTANTE: CERRAR
VALVULA SUPERIOR IZQUIERDA UTILIZANDO EL TAPON ROJO. El
proceso de vacío puede durar desde 15 a 30 minutos, deseando
siempre vaciar el mayor tiempo posible.
Una vez terminado el proceso de vacío, desconectar la manguera de la
bomba, retirar el tapón rojo de la válvula para que el estanque quede a la
atmosfera y dar paso nuevamente a la válvula inferior (Color negro) para
alimentar los paneles de control.
1.4 Instalación de mangueras en Panel de Control
La instalación de mangueras de la siguiente forma:
1. Controller: 2. Cell:
3. Bladder A: 4. Base:
5. Bladder B:
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Observación: Las Cell 2 y 3 pueden ser utilizadas para llenar la probeta con agua.
1.5 Limpieza de conductos
Para la realización de la limpieza de los conductos del triaxial, se utiliza el compresor y la pistola de
aire.
1.
Se conecta la pistola de aire al compresor.
2.
Luego se procede a limpiar los conductos del triaxial apretando lentamente la pistola para
que ingrese aire a presión, secando así el interior de los conductos.
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2. Montaje de la probeta
Los elementos a utilizar son los siguientes:
1.
1 Base triaxial2.
2 Piedras porosas.3.
2 papeles filtros circulares4.
Grasa5.
4 O’ring 6.
Cabezal7.
Bomba de vacío8.
1 Membrana de látex a medida de laprobeta
9. Instalador de vacío para membrana delátex
10. Anillo partido instalador de O ‘ring
11.
3 Tornillos fijadores de celda
Una vez alcanzada las dimensiones deseadas en la probeta, sigue su montaje en la base de la celda
carga. El orden de postura de los elementos de abajo hacia arriba es el siguiente:
1° Base triaxial.
2° Piedra porosa.
3° Papel filtro.
4° Probeta.
5° Papel filtro.
6° Piedra porosa.
7° Cabezal.
Una vez dispuestos estos elementos en su respectivo orden, viene la postura de la membrana de
látex. Esta membrana cumple la función de recubrir y aislar la probeta de la celda. Es necesario
entonces para su postura engrasar primero los contornos de la base triaxial y cabezal para lacorrecta impermeabilización del conjunto. IMPORTANTE: ENGRASAR MODERADAMENTE Y SIN
INCURRIR EN EXCESOS YA QUE LA PIEDRA POROSA SE TAPA CON LA GRASA. Seguido a esto
procedemos a desairear externamente la membrana con el cilindro hueco HUMBOLDT y la Bomba
de vacío, para así facilitar la postura de la membrana sin tocar y alterar la muestra, bajando e
introduciendo lentamente procurando no tocar la muestra para que una vez puesta en posición,
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desconectemos la bomba de vacío y la membrana pueda adherirse al conjunto de elementos y la
probeta.
Terminado el montaje de nuestra membrana de látex tenemos que poner los o’ring que en estecaso serán 4, los que dispondremos de a pares en el “anillo partido” para facilitar su instalación.
Primero le instalará el par en la parte inferior del sistema a la altura de la base triaxial, procurando
que queden alejados de la piedra porosa. Lo mismo con el segundo par de o’ring pero ahora
dispuestos en la parte superior del sistema, a la altura del cabezal.
Lista la instalación de la probeta, membrana y O’ ring se atornillan las 2 mangueras en el cabezal
(top), procurar que estas mangueras de cabezal queden bien sujetas y atornilladas. Luego sigue
montar la cámara triaxial vidriada sobre la base atornillando los 3 tornillos tipo mariposa.
IMPORTANTE: ANTES DE PONER LA CAMARA VIDREADA, SUBIR EL BASTAGO PARA QUE LA PARTE
INFERIOR DE ESTE NO TOQUE EL CABEZAL Y ENGRASAR EL O’RING DE LA BASE DE ESTA.
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2.1
Llenado de la celda
Conecte atreves de una manguera la base del triaxial CELL al panel Humboldt sección Wather
Conection a la válvula BASE , puede ser en cualquiera de las 3 CELL, preferentemente en la 2 o 3, este
panel extraerá agua del estanque de agua desaireada, por lo tanto hay que procurar dejar este a
presión atmosférica. (Dejar llave de paso inferior abierta). Una vez conectado todo, donde se
conectó la manguera en BASE, hay que girar la llave de paso a “FILL” para que empiece a introducirse
el agua IMPORTANTE: DEJAR LA CELDA TRIAXIAL A PRESION ATMOSFERICA. Cuando termine el
llenado procurar dejar toda burbuja fuera de la celda (especialmente la que está bajo el pistón),
cuando estén todas fueras, cerrar el paso a la atmosfera quitando el adaptador de libre paso.
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2.2 Paso de CO2
El contenedor es de carácter automático y tiene 2 llaves en su parte superior, una que abrirá el paso
del contenedor a la cámara de vaciado y otra que liberara el gas introducido a la cámara al exterior.
Lo primero que tenemos que hacer es cerrar la llave que libera el gas de la cámara de vaciado alexterior, nos fijaremos que el dial estará en cero, así la cámara está vacía, por lo tanto abriremos la
llave del contenedor a la cámara da vaciado, aumentando la numeración del dial a 800 psi (lleno).
Una vez lleno se cierra la llave de paso del contenedor y dispondremos de esta presión de 800psi
para utilizar abriendo cuidadosamente la llave de la cámara de vaciado al exterior.
Introducir CO2 tiene como finalidad desplazar el oxígeno que está dentro del sistema (mangueras,
piedras porosas, membrana y probeta) ya que es un gas más liviano que el oxígeno y mucho más
fácil de diluir en agua.
La forma de introducir CO2 al sistema es el
siguiente.
Abrir solo válvulas de:
Base – Base = 5 minutos
Base – Top = 15 minutos
Top – Top = 5 minutos
Cuando termine el proceso de introducir CO2 no olvidar cerrar la llave de cámara de vaciado CO2
para no desperdiciar gas.
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2.3 Saturación de la Probeta
Se conecta la manguera de un extremo a cualquier conexión BASE del panel Humboldt (Tener
estanque de agua desairada a la atmosfera y llave inferior abierta), luego conectar en los siguientes
órdenes Cuando conectemos dar pasó a la llave del panel en posición FILL (con cuidado y no abrircompletamente, preferiblemente con goteo):
Base – Base = 5 min
Base –top = 20 a 30 min
Top – Top = 5 min.
Luego de cumplido los tiempos, es necesario llenar los datos el software para aumentar las
presiones de saturación.
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3. Preparación del Software
En la computada abrir el programa Humboldt Material Testing Software, luego en New test se debe
elegir si el ensayo será (consolidado no drenado o consolidado drenado), en nuestro caso es
consolidado no drenado y abrimos Unconsolidated Undrained Triaxial (HM-3002SW).
Luego vamos a information en la pestaña Specimen Information donde procedemos a llenar Soil
Description (descripción del suelo), Moulding Date (Fecha de moldeada la probeta), Test Date (fecha
del test), Liquid Limit (límite líquido), Plastic Limit (límite plástico), si no se ha realizado los límitesse puede dejar en blanco, hasta obtener estos datos.
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En la pestaña Initial Specimen Parameters (parámetros iniciales del espécimen) se llenan Initial
Height (Altura inicial), Initial Diameter (Diámetro inicial), Initial Specimen Moist Weigh (Peso inicial
de la muestra húmeda), para esto debemos tomar un promedio de 3 mediciones para el diámetro
y la altura con un pie de metro, y el peso de la probeta debe el obtenido inmediatamente después
del tallado o remoldeado.
3.1
Saturación
Una vez ingresado los datos al software debemos abrir la válvula, en la computadora al lado
izquierdo de la pantalla en la pestaña Pressure/Load Controllers, en el punto 5. Back Pressure Valve
debemos pinchar en Open, ahora podemos aumentar las presiones efectivas en 20 kPa con la
manilla del device 2 (controlador de presiones). Abrimos la pestaña Connected Devices en Device 2
y pinchamos en View Inputs, para así tener visible la entrada de datos.
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Con la entrada de datos visible y la pestaña Saturation Stage Parameters (Parámetros de la etapade saturación) se deben llenar Initial Burette reading (Lectura inicial de la bureta) anotamos el valor
correspondiente del volumen (pestaña amarilla), mientras en la pestaña Initial Reference Height
Reading (referencia de altura inicial) anotamos el valor de la altura inicial medido con el pie de metro
luego de llenada la celda, para esta medición no debemos olvidar bajar el pistón hasta la línea
demarcada y luego volver a subirlo.
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En la pestaña donde abrimos la válvula pero ahora en el punto 3. Target Pressure vamos
aumentando los valores de 20 en 20 kPa apretando el botón Go y Stop, hasta lograr tener 200 kPa
en CELL PRESSURE 5 y 180 kPa en BACK PRESSURE 6, no debemos olvidar tener abiertas las válvulas
de celda, top y base del lado izquierdo de la base del triaxial.
En esta condición de deja saturar la muestra hasta el otro día.
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3.2 Consolidación
Al otro día, estando ya saturada la probeta empezamos con la consolidación de ésta, el solicitante
nos señalara a que presión desea que sea consolidada cada probeta.
Es importante ingresar la humedad a la cual estaba la probeta inicialmente, para esto vamos a Initial
Specimen Parameters y pinchamos en Initial Moisture Content, en la nueva ventana que nos aparece
ingresamos los valores de muestra húmedo más contenedor, muestra seco más contenedor y peso
del contenedor sucesivamente y damos Ok.
Luego se debe calcular el valor b, para esto anotamos los valores iniciales que aparecen en la entrada
de datos (valores después de la saturación) y procedemos cerrar la válvula (independiente si el
ensayo es drenado o no drenado). Este valor debe estar entre a los 0,97 - 0,99 para que haya logrado
una buena saturación.
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Se debe aumentar la presión de celda en 40 kPa, siempre con la entrada de datos visible y se
aumenta manualmente con el Device 2. Inmediatamente anotamos los nuevos valores y bajamos la
presión a la que estaba inicialmente.
Cálculo del Valor b.
= −
−
Donde:
: Presión de poros final
: Presión de poros inicial
: Presión de Celda final
: Presión de Celda inicial
Una vez calculado el valor b debemos medir nuevamente la altura del pistón e ingresar en el
software en la pestaña Saturation Stage Parameters los datos de esta medición en Final Reference
Height Reading, también debemos ingresar el volumen actual en Final Burette Reading.
En la pestaña Consolidation Stage Parameters en el ítem Pressure Settings debemos ingresar el valor
al cual vamos a consolidar (valor es el representado en la pestaña Effective Consolidation Pressure),
para obtener el valor de consolidación deseado debemos sumar al valor del Back Pressure mas el
valor de consolidación y anotarlo en Cell Pressure, así la pestaña Effective Consolidation Pressurenos
mostrara el valor de consolidación.
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Ahora en el ítem Consolidation State Parameters en Automatically Grab Burette Values from Tab,
debemos poner No y en Initial Burette Reading poner el valor final del volumen después del cálculo
del valor b y en Initial Reference Heigth el valor final de la altura de la probeta después del cálculo
del valor b.
Completado lo anterior nos vamos a la pestaña Setup ubicada al lado derecho de la pantalla, en
Phase 2: Consolidation, primero en la pestaña Consoldiation Channels ordenamos los comandos de
la siguiente forma:
Luego en la pestaña Logging Type debemos elegir los intervalos de tiempo en que consolidaremos,
para esto tiene 25 espacios, lo ideal es tomar intervalos pequeños en los primeros segundos y
después ir iterando.
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En la pestaña Stop Condition en la pestaña Value damos el término de parada, siempre es
recomendable dejar un minuto más del último intervalo puesto.
Finalmente nos vamos a Tabulation (lado derecho de la pantalla) en la pestaña Consolidation,
observamos que la válvula está abierta y pinchamos en Run Test , nos saldrá un aviso Select start
condition for sequence start y pinchamos en Ok.
Inmediatamente nos dira Please set your effective pressure to XX kPa at this time, Click ‘Done’ to
begin test (Por favor, configure su presión efectiva de xx kPa en este momento, haga clic en "Hecho"
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para comenzar la prueba), aquí se debe aumentar las presiones de celda manualmente en device 2
hasta el valor dado en la pantalla, luego pinchar en “Done” y comenzara la consolidación.
3.2
Corte de la probeta
Una vez terminado la consolidación debemos medir nuevamente la altura del pistón, bajándolo
lentamente hasta la línea demarcada, la presión tratara de impulsarlo hacia arriba, anotar en Final
Reference Height, con la entrada de datos visible se debe anotar el volumen después de la
consolidación (Ventana amarilla) en Final Burette Reading.
Ahora nos vamos a la pestaña Setup ubicada al lado derecho de la pantalla, en Phase 3: Shear ,
primero en la pestaña Shear Chan… y ordenamos los comandos de la siguiente forma:
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En la pestaña Logging Type la ordénanos de la siguiente forma:
En Distance Value se debe poner 0.02 ya que queremos que la probeta se deforme 20 mm en 1000
lecturas.
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En Start Condit … debe quedar:
Y en Stop Conditi… Debemos poner los 20 mm de deformación que tendrá la probeta.
Y finalmente en Motor Param… debe quedar:
Terminado de completar lo anterior procedemos a preparar el triaxial.
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3.3 Montar triaxial en Device 1
Con mucho cuidado tomaremos la celda SIN TOMARLA DEL PISTÓN y la elevaremos
cuidadosamente y con mucha decisión a la máquina de corte. Tomar la medida antes de la altura
total de la celda y asegurarse que quepa en la máquina de corte, para evitar que el dial de esfuerzachoque con la punta superior del pistón.
3.5 Controles para cambiar la velocidad
Primero subiremos lo más que se pueda con las teclas up o
down, hay que tener en cuenta que estas teclas hacen que
se desplace la base a la máxima velocidad del motor, es por
queso que hay que tener precaución y siempre estar atengo
a la tecla stop. Cuando ya llegue a una distancia cercana,
presione la tecla speed y cambie las velocidades, a 2.1mm/min. Recuerde que la tecla F2 cambiara la posición del
cursor en pantalla y las teclas F3 y F4 subirán o reducirán la
numeración correspondientemente, recuerde que para fijar
la velocidad usted deberá presionar nuevamente la tecla
speed, luego pinchamos en Up esperamos que suba y
pinchamos stop cuando este muy serca. Estando ya muy
cerca, vuelva a cambiar la velocidad y redúzcala para evitar
llegar con mucha velocidad. Recomendamos una velocidad
máxima de 0,5 mm/min. El momento en el que usted tendrá
que detener el sistema rápidamente es cuando el dial defuerza en KN empiece a marcar de números negativos (-) y se
aproxime al cero. Recuerde que en este proceso el pistón tiene que estar cerrado y este tiene que
estar a la altura la marca en el cabezal de la probeta.
IMPORANTE: CUANDO EL DIAL DE ESFUERZO LLEGUE LO MÁS PROXIMO A CERO, DEBERA USTED
SOLTAR CON MUCHO CUIDADO LA MARIPOSA QUE RETIENE EL PISTÓN, SE DARÁ CUENTA QUE EL
DIAL DE ESFUERZO MARCARÁ UNA FUERZA SUPERIOR A CERO. ESTO SUCEDE YA QUE LA PRESIO
DE CONSOLIDACION TRATARA DE MOVER EL PISTÓN Y ELEVARA ESTE HACIA ARRIBA… NO
ASUSTARSE. ¡!!
Instalado el triaxial vamos a Tabulation y pinchamos en Run Test . Después de terminado el test GUARDAR EL ARCHIVO
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4. Termino del ensayo
4.1 Bajar Presiones
Finalizado el corte, vamos a la gráfica. En la cual algunas
veces nos podremos dar cuenta de un error del software
donde registra un valor en el punto 0,0. Este valor hay que
eliminarlo y la forma de hacerlo es posicionando el cursor en
la gráfica para ver cuál es su coordenada, para luego ingresar
a tabulación y con la coordenada anterior encontrara una fila
de ceros. La forma para eliminarlo es posicionando el cursor
en la fila donde existen dichos ceros y con las teclas CRTL+d
se eliminará. Con esto ahorraremos trabajo en Excel.
Ahora podremos bajar el triaxial, pero antes hay que apretarla mariposa del pistón. El descenso del triaxial tiene que ser
solo lo suficiente para poder sacarlo.
Bajaremos las presiones efectivas a 20 kPa con device 2 y disminuiremos target pressure de 30kpa
en 30kpa (presionando en el software el botón GO and Closed para bajar) hasta dejarlo lo más
cercano a cero. (Nunca quedara en cero, siempre queda entre 8 – 14 kPa)
4.2 Drenar celda
Para drenar la celda dejaremos el conjunto sobre la base del elevador, ya que esta altura de carga
nos ayudara a que sea más rápido el proceso de vaciado.
En seguida, desconectaremos de cell 1 wather connection el blader A, y dejaremos solo la manguera
de la celda conectada a cell. Acto seguido llevamos la llave de paso a la posición DRAIN. Para que el
agua empiece a fluir conectaremos el adaptador libre a la parte superior de la cerda para que esta
quede a presión atmosférica.
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IMPORTANTE: CERRAR LA LLAVE DE PASO POSICIONADA EN DRAIN ANTES QUE INGRESE AIRE AL
SISTEMA DEL PROCESO DE VACIADO.
4.3 Desmontado
Una vez drenada la celda por completo, bajamos el sistema de la máquina y lo dejamos sobre el
mesón, SUBIR EL PISTÓN EN ESTE MOMENTO.
Sacamos los pernos tipo mariposa de la base, 2 a la misma vez muy despacio para que no se aprieten.
(Si sacamos 2 a la misma vez será mucho más fácil y no necesitaremos ayuda de una herramienta)
Después que la probeta queda libre, la pesamos y llevamos al horno para saber su humedad final.
4.4 Limpieza
Limpiar con desengrasante y abundante agua la membrana de látex, luego secarla y verificar
detalladamente si sufrió fisuras durante el ensayo, de encontrarlas reemplazar inmediatamente y
dar aviso al encargado de laboratorio.