METODO CONO DE ARENA
La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este método de conocer el grado de compactación es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material extraído de una cala, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactada.
EQUIPO EMPLEADO Y PROCEDIMIENTO
El equipo empleado fue el siguiente:
1. Molde próctor con molde 2. Flexómetro 3. equipo (compuesto de un frasco, un cono metálico y arena sílica o de Ottawa que pase la malla #20 y se retenga en la #30) 4. Base metálica para el cono 5. Balanza de 20 Kg. con aproximación de un gramo 6. Una charola cuadrada 7. Una brocha y un cordell 8. Una cápsula de aluminio 9. Un horno con temperatura controlable 10. Un cincel y un martillo 11. Bolsas de hule 12. Una placa de 10cm de diámetro

PROCEDIMIENTO:
Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa el cilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las mariposas del cilindro evitando que se mueva, se abre la válvulay se llena el molde con arena hasta que ésta se derrame; se cierra la válvula una vez que ha cesado el movimiento al interior del frasco y se enraza el cilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer presión, se limpia la base con la brocha y se pesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena que dividida entre el volumen del cilindro nos proporcionará el peso volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 veces dependiendo las variaciones en el peso de la arena.
Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: se pesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), se cierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono, cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa el equipo con la arena sobrante.
El siguiente paso es la obtención del peso volumétrico de campo, para ello se pesa el equipo con arena y la cápsula. En el campo, en el lugar en que se realizará la prueba se debe nivelar, colocar la placa y trazar el diámetro de ésta, se extrae el material procurando evitar perdidas hasta una profundidad de 8 a 10 cm. El material extraído deberá colocarse en una bolsa de plástico para evitar que pierda agua. Después se colocael cono sobre la base, se cierra la válvula y cuando esté listo se abre la válvula para que fluya la arena dentro de la cala y el cono, cuando se llenen ambos elementos, se cierra la válvula y se pesa el equipo con la arena restante. Se pesa el material extraído de la cala y de ahí mismo se obtiene una muestra representativa que será pesada para obtener el contenido de humedad, con estos datos se obtiene el peso específico seco máximo de campo y dividiéndolo entre el peso volumétrico seco máximo de laboratorio nos indica el grado de compactación de campo.

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.

Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Ns 10 ASTM (2,0 mm.) y Ns 35 ASTM (0,5 mm.).
Aparato cono de arena, compuesto por una válvula cilíndrica de 12,5 mm. de abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro ajustado a la boca de un recipiente de aproximadamente 4 lts. de capacidad. El aparato deberá llevar una placa base, con un orificio central deigual diámetro al del embudo (figura 2.11.).
- Arena estandarizada, la cual deberá ser lavada y secada en horno hasta masa constante. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un material que pasa por la malla Ns 20 ASTM (0,85 mm.) y queda retenida en la malla Ns 30 ASTM (0,60 mm.).

o Dos balanzas, de capacidad superior a 10 kgs. y 1000 grs., con precisión de 1 gr. y de 0,01 gr. Respectivamente.

o Equipo de secado, podrá ser un hornillo o estufa de terreno. - Molde patrón de compactación de 4' de diámetro y 944 cc. de capacidad

MONTAJE DEL ENSAYO

Se coloca la placa y se procede a cavar con ayuda de un cincel

Se procede a pesar el cono con la arena ya en su interior como peso inicial

Se observa ya la cavidad formada se procura que las paredes estén uniformes, también se ve el materia extraído se procura que no pierda su humedad natural

Se procede acolocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha

Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final.

OBJETIVO GENERAL

· El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos.

OBJETIVO ESPECIFICO

- Aprender el método del cono de arena en el trabajo de campo

- Relación de resultados con elensayo de compactación

FUNDAMENTO TEORICO:

Una vez establecidos, para el suelo que se va a utilizar en un sitio determinado, los criterios de compactación, generalmente son limitaciones de humedad y densidad, es necesario utilizar algún método para verificar los resultados. En todos los proyectos pequeños y casi todos los proyectos grandes esta verificación se logra bien por el cono de arena o por el método del balón de densidad.

Básicamente, tanto el método del cono de arena como el método del balón de densidad utilizan los mismos principios. O sea, se obtienen el peso del suelo húmedo de una pequeña excavación de forma algo irregular, hecho sobre la superficie del suelo. Si es posible determinar el volumen de dicho hueco.

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.
Entre los métodos utilizados, se encuentran el método del cono de arena, el del balón de caucho e instrumentos nucleares entre otros.
Tanto el método del cono de arena como el del balón de caucho, son aplicables en suelos cuyos tamaños de partículas sean menores a 50 mm. y utilizan los mismos principios, o sea, obtener el peso del suelo húmedo (P hum) de una pequeña perforación hecha sobre la superficiedel terreno y generalmente del espesor de la capa compactada. Obtenido el volumen de dicho agujero (Vol. Exc), la densidad del suelo estará dada por la siguiente expresión:
 hum = P hum / Vol. Exc ( grs/cc )
Si se determina luego el contenido de humedad (w) del material extraído, el peso unitario seco será:
 seco = hum / ( 1 + w ) ( grs/cc )

Cono de arena y balon de densidad

.2.2. Método con densímetro nuclear. La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir.
 
 
Como el número de electrones presente por unidad de volumen de suelo es proporcional a la densidad de éste, es posible correlacionar el número relativo de rayos gamma dispersos con el número de rayos detectados por unidad de tiempo, el cual es inversamente proporcional a la densidad húmeda del material. La lectura de la intensidad de la radiación, es convertida a medida de densidad húmeda por medio de una curva de calibración apropiada del equipo.
Existen tres formas para hacer las determinaciones, retrodispersión, transmisióndirecta y colchón de aire, entregando resultados satisfactorios en espesores aproximados de 50 a 300 mm figura 2.13.).
Estos métodos son útiles como técnicas rápidas no destructivas siempre y cuando el material bajo ensaye sea homogéneo.
- Método del balón de caucho. A través de este método, se obtiene directamente el volumen del agujero dejado por el suelo que se ha extraído. Por medio de un cilindro graduado, se lee el volumen de agua bombeado que llena la cavidad protegida con el balón de caucho que impide la absorción del agua en el terreno.
Como ventaja, este método resulta ser más directo y rápido que el cono de arena, pero entre sus desventajas se encuentran la posibilidad de ruptura del balón o la imprecisión en adaptarse a las paredes del agujero, producto de cavidades irregulares o proyecciones agudas lo que lo hacen poco utilizado.
- Método del densímetro de membrana. Aplicable a suelos donde predomina la grava media y gruesa. Una vez nivelada la superficie, se coloca un anillo metálico de diámetro aproximado de 2 mt. y se procede a excavar el material que encierra el anillo en una profundidad aproximada de 30 cm.
Una vez removido el material, se coloca una membrana plástica que se adapta perfectamente al interior del anillo y al fondo de la grava. Esta membrana se llena con agua, registrando el volumen que llenala cavidad y que corresponderá al volumen de material extraído.
- Método del cono gigante. Aplicable a suelos donde predominan las partículas mayores a 50 mm. o en suelos como gravas uniformes, en donde la utilización de la arena no resulta conveniente puesto que esta ocuparía los vacíos que originalmente poseen las gravas. En reemplazo de arena, es común utilizar gravilla o bolitas de vidrio.
- Método mediante bloques. Se utiliza para determinar la densidad de suelos cohesivos en estado natural, en suelos compactados y suelos estabilizados, donde se determina el peso y volumen de muestras en estado inalterado. Estas muestras son extraídas cuidadosamente mediante un cuchillo o espátula y son recubiertas con parafina sólida. De la pared de la excavación se extrae una muestra representativa para determinar el contenido de humedad. La muestra no perturbada, se pesa y se determina su volumen al depositarla dentro de un sifón, leyendo en un cilindro graduado el volumen de agua desplazado al cual se le debe restar el volumen de parafina que recubre la muestra para lo cual es necesario saber la densidad de ésta.
 
 
OBJETIVO
Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo mediante métodos nucleares, sin tener que recurrir a métodos de intervención física
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO
Como se ha mencionadoanteriormente, el presente método nos permite determinar rápidamente y con precisión la Densidad Seca y la Humedad de los suelos en el campo, sin tener que recurrir a métodos de intervención física, tales como la extracción de testigos.
El equipo utilizado para este ensayo, determina la
Densidad
mediante
la
trasmisión,
directa
o retrodispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de fotones emitidos por una fuente de Cesio- 137. Los detectores ubicados en la base del medidor detectan los rayos gamma y un microprocesador convierte los conteos en una medida de Densidad.
Por el contrario, para determinar la Humedad de los suelos y materiales semejantes, se utiliza el principio de termalizacion de neutrones. El Hidrógeno (agua) en el material frena los neutrones emitidos por una fuente construida de Americio 241: Berilio. La detección de los neutrones frenados se hace mediante detectores de Helio-3 situados en la base de la sonda.
La utilización de instrumentos nucleares para la determinación de densidades y humedades ha sido aprobada por la ASTM (American Society of Testing and Materials).
Funcionamiento del Densímetro
El Densímetro tiene dos modos de operación: el modo de Transmisión Directa (la varilla con la fuente perforando el material) y el modo de Retrodispersión (la varilla se encuentra próxima a lafuente, pero no perforando el material). Estos dos modos se explican más ampliamente a continuación

En el modo de Transmisión Directa, la varilla con la fuente de Cesio-173 se introduce en el terreno hasta la profundidad deseada. Los detectores en la base de la sonda cuantifican la radiación emitida por la varilla con la fuente. Para llegar a los detectores, los fotones gamma deben primero pasar a través del material, donde chocan con los electrones ahí presentes. Una alta densidad del material supone un alto número de choques correspondientes, lo que reduce el número de fotones que llegan a los detectores, es decir,
mientras menor sea de Número de Fotones que alcancen a
los detectores, mayor será la Densidad del material.
En el modo deRetrodispersión, los fotones gamma deben ser dispersados (o reflejados) por lo menos una vez, antes de alcanzar a los detectores en la sonda. Para efectuar este proceso, se coloca la varilla de manera que, la fuente y los detectores se encuentran en el mismo plano, denominado Posición de Retrodispersión. Los fototes provenientes de la fuente penetran en el material, y los que se dispersan son medidos por los detectores. A fin de evitar que los fotones puedan acceder a los detectores directamente, sin ser dispersados por el material, la sonda dispone de blindajes entre la fuente y los detectores.