Métodos de Laboratorio para el Estudio de Propiedades del Suelo

Porosidad

Aparatos:

• Balanza
• Vidrios de reloj
• Estufa
• Según el tipo de suelo:
  • Terrenos coherentes: Voluménometro y tubo graduado.
  • Terrenos poco coherentes: Cortamuestras de pistón.

Toma de muestras:

• Poco coherentes: Se usa el cortamuestras enrasando las bases sin comprimir la muestra.
• Coherentes: Se coge una muestra de unos 20 cm³.

Procedimiento:

1. Determinar el volumen de la muestra.
2. Hallar la masa de la muestra húmeda.
3. Secar en estufa.
4. Hallar la masa de la muestra seca.
5. Hallar la densidad de las partículas.

Determinación del volumen en terrenos coherentes

1. Llenar el recipiente interior con Hg (mercurio).
2. Colocar la tapa sin que queden burbujas.
3. Retirar el recipiente exterior y quitar el Hg que rebosó.
4. Volver a colocar el recipiente exterior.
5. Colocar la muestra en su interior.
6. Sumergir la muestra.
7. Retirar el recipiente exterior y verter el Hg que rebosó en el tubo graduado para hallar el volumen.

Balanza (Inmersión en agua y peso del volumen de agua desplazado)

Se aplica a suelos cuya humedad y contenido en finos permitan que la muestra no se desmorone y ser cubierta con una capa de parafina.

Material:

1. Los mismos que para la determinación de la humedad.
2. Balanza.
3. Parafina con sus útiles.

Método de operación:

1. Se toman dos muestras: en suelos arcillosos y en arenosos.
2. Con la primera se determina la humedad.
3. Se halla la masa de la segunda (M1).
4. Se recubre la muestra con parafina de densidad conocida y se determina su masa (M2).
5. Se halla por diferencia la masa de parafina utilizada (M3).
6. Se pesa la masa de suelo recubierta de parafina e inmersa en agua.

Picnómetro

Preparación:

1. Se seca la muestra al aire o en estufa hasta poder desmenuzar los terrones que se hayan formado.
2. Se tamiza por el tamiz 50 mm.
3. Se deseca la muestra en estufa y se enfría en desecador.
4. Se machaca la muestra en un mortero hasta que pase por el tamiz 400 μm.
5. Se separa por cuarteo en 3 muestras de 15 g.

Procedimiento:

1. Se prepara el baño termostático.
2. Se llena el picnómetro con agua destilada y una vez salidas las burbujas se pone en el baño.
3. Se enrasa bien.
4. Se seca el picnómetro y se halla su masa (M1).
5. Se quita el cuello y se vacía hasta la mitad.
6. Se seca y se halla (M2).
7. Se meten 5 g de suelo y se halla (M3).
8. Se coloca el cuello y se rellena con agua.
9. Se mete en el baño durante una hora.
10. Se enrasa dentro con una jeringuilla.
11. Se saca y se seca el picnómetro y se halla (M4).

Método de Casagrande

3 tipos de preparación:

1. Por secado y desmenuzado: Utilizado cuando el material presenta terrones que no pueden ser desmenuzados manualmente.
2. Suelo natural. Vía directa: Utilizada en suelos con alto contenido en limos y arcillas en los que su humedad natural permita el amasado mediante espátulas. En ellos el secado previo provocaría alteración del límite líquido.
3. Suelo natural. Vía húmeda: Utilizada en suelos de grano fino con proporción apreciable de granos gruesos. Estos se separan por vía húmeda para evitar el secado previo.

Procedimiento:

1. Una vez preparada la muestra se vuelve a amasar.
2. Extender con la espátula delgada de manera uniforme.
3. Hacer el surco con el acanalador de Casagrande.
4. Colocar la cuchara en la base y contar el número de golpes.
5. Tomar muestra.
6. Determinar humedad.

Suelo Tamizado

Preparación:

1. Separar mediante cuarteo una muestra de acuerdo con la tabla.
2. Secar la muestra al aire.
3. Desmenuzar los terrenos con mazo de goma.
4. Determinar el peso seco al aire de la muestra.

Procedimiento: 3 bloques.

Primer bloque

1. Tamizar la muestra.
2. Si hay material adherido, lavarlo.
3. Desecar el retenido.
4. Tamizar por encima de 20 mm.
5. Pesar el retenido de cada tamiz y anotarlo.

Segundo bloque

1. Del pasante 20 separar por cuarteo 2 kg.
2. Tamizar por 2 mm.
3. Lavar el retenido sobre el tamiz.
4. Desecar el retenido, dejarlo enfriar.
5. Pesar el retenido.

Tercer bloque

1. El pasante de 2 mm se cuartea para determinar dos fracciones.
2. De una de ellas tomar 20 g y hallar la humedad.
3. De la otra tomar 100 g para suelos arenosos y 50 g para finos.
4. En un vaso de precipitados añadir hexametafosfato sódico.
5. Dejarlo reposar y luego pasar al agitador.
6. Verter sobre el tamiz 0.080 y lavar.
7. Desecar en estufa y tamizar, determinando el retenido en cada tamiz.

Ensayo de Corte Directo

Preparación: El método sirve para suelos arcillosos como arenosos. Se preparan 3 probetas que se someten a 3 valores diferentes de presión normal. En el tallado y preparación ha de cuidarse que no se produzcan pérdidas de humedad, por lo que, si es necesario, se ha de preparar en cámara húmeda. El tamaño máximo de las partículas no puede exceder de 1/10 de la altura de la caja de corte. Según el tipo de terreno a ensayar, el procedimiento de preparación es diferente: suelo cohesivo, suelo friccionante.

Modalidades de ensayo:

1. Consolidado y drenado (CD): Se aplica a todo tipo de suelos. En él se aplica la tensión normal, se espera a finalizar la consolidación primaria y se inicia el corte a velocidad pequeña para que no se desarrollen presiones de poro, utilizando piedras porosas en ambas caras para facilitar el drenaje. Se obtienen la cohesión y fricción efectivas.
2. Consolidado y no drenado (CU): Se aplica a suelos cohesivos de baja permeabilidad. Se aplica la tensión normal esperando a la consolidación y se aplica la tensión de corte a velocidad elevada para evitar el drenaje.
3. No consolidado y no drenado (UU): Se aplica a suelos cohesivos. La carga y el corte se realizan sin drenaje, iniciando el corte nada más aplicar la carga vertical.
4. Con varias pasadas: Una vez finalizado el ensayo de corte normal se somete a varias pasadas de corte invirtiendo el sentido de la marcha, para obtener los parámetros residuales.