Que es el ensayo de Densidad de Campo y para que sirve ?
El ensayo de densidad de campo o su método mas utilizado como ensayo cono de arena sirve en la determinación de la densidad seca y el contenido de humedad en el suelo compactado en una obra en construcción es una práctica crucial. Este procedimiento se lleva a cabo para garantizar que el suelo cumple con las especificaciones técnicas necesarias para la construcción. Para lograrlo, se compara la densidad de campo con la densidad máxima obtenida en el laboratorio, lo que nos proporciona información valiosa sobre el grado de compactación del suelo en la obra.
Uno de los métodos más ampliamente utilizados para llevar a cabo esta evaluación es el conocido como el «Método de Reemplazo de Arena» o el «Método o ensayo de Cono de Arena«. Este método se basa en la sustitución de una porción del suelo in situ por arena, lo que permite obtener datos precisos sobre la densidad y humedad del suelo. El proceso se realiza en el lugar de trabajo y es esencial para asegurar la calidad del suelo en proyectos de ingeniería.
La Importancia del Ensayo de Densidad de Campo en el Suelo In Situ
Pero, ¿por qué es tan crucial este ensayo? Su relevancia radica en su capacidad para proporcionar información precisa acerca de las propiedades geotécnicas de un suelo en su ubicación original. Esta información se traduce en datos que influyen en todos los aspectos del diseño y la construcción de una obra, desde la capacidad portante de los cimientos hasta la estabilidad de taludes y terraplenes, pasando por la elección de técnicas de cimentación y el comportamiento del suelo bajo cargas. Es decir, es el cimiento sobre el cual se construye el edificio, tanto de manera literal como figurativa.
La relación entre el ensayo de cono de arena y la ingeniería es estrecha y de crucial importancia. La densidad del suelo en un sitio de construcción tiene un impacto directo en la seguridad y eficiencia de las estructuras, ya que afecta su capacidad para soportar cargas y deformaciones sin comprometer su integridad. Esta influencia se extiende a la estabilidad de las estructuras, la durabilidad de las mismas y, en última instancia, al éxito de los proyectos de ingeniería civil.
Equipos y materiales para realizar el Ensayo de Cono de Arena
Los equipos y materiales esenciales para llevar a cabo el ensayo de Cono de Arena incluyen una variedad de herramientas y dispositivos, como:
- Aparato del cono de Arena.
- Arena de Ottawa.
- Placa metálica hueca.
- Balanza calibrada en gramos (gr).
- Cápsula.
- Cincel.
- Tamiz 3/4″
- Cucharas.
- Brocha
- Martillo
- Horno
Procedimiento del Ensayo de Densidad de Campo
Para llevar a cabo el ensayo de densidad de campo utilizando el método del cono de arena, es esencial seguir un procedimiento meticuloso y preciso. A continuación, se describirán los pasos fundamentales de este procedimiento, que permiten determinar la densidad de un suelo en su entorno natural.
Paso 1: Selección del Lugar El proceso comienza eligiendo el lugar de interés, que generalmente se encuentra cerca de la zona de trabajo, como una capa de suelo simulada. Esta ubicación servirá como punto de referencia para el ensayo.
Paso 2: Calibración del Equipo Es esencial calibrar el equipo de densidad de campo antes de comenzar el ensayo. Esto implica determinar el peso volumétrico de la arena calibrada y la cantidad de arena que permanece en el cono después del ensayo. Estos valores son cruciales para calcular la densidad de campo.
Paso 3: Preparación del Terreno Se procede a nivelar el suelo compactado en el área de interés y se retira cualquier material suelto que podría interferir con el ensayo.
Paso 4: Excavación del Agujero Se coloca una placa en la superficie y se comienza a excavar un agujero con aproximadamente 15 cm de profundidad. Un cincel sirve como guía durante esta fase. Todo el suelo extraído se recoge en una bolsa o depósito y se pesa para su posterior análisis.
Paso 5: Determinación del Volumen del Agujero Para calcular el volumen del agujero, se utiliza el equipo de densidad de campo de la siguiente manera:
- Se registra el peso inicial del frasco que contiene la arena calibrada. Luego, se coloca el frasco boca abajo sobre la placa, que se encuentra en la parte superior del agujero. A continuación, se abre la válvula del cono para permitir el flujo de arena.
- Una vez que tanto el agujero como el cono están llenos de arena, se cierra la válvula y se determina el peso final del frasco junto con la arena que contiene. La diferencia entre el peso inicial y el peso final del frasco proporciona el peso de la arena en el agujero, excluyendo la arena que quedó en el cono.
- El peso de la arena se divide por su densidad, previamente obtenida en el laboratorio durante la calibración, para determinar el volumen del agujero.
Paso 6: Análisis en el Laboratorio Finalmente, en el laboratorio se realizan pruebas adicionales para determinar la densidad seca máxima y el contenido de humedad de la muestra extraída del agujero. Estos datos se utilizan para calcular el Grado de Compactación del suelo, un parámetro esencial en proyectos de ingeniería.
