PROCEDIMIENTO PARA EL ENSAYO

5.2.1 Preparación muestra. Se compacta la muestra con el compactador tipo Harvard; colocando la muestra en el cilindro acrílico sobre el falso fondo, se ajustan los tornillos tipo mariposa.

Luego se procede a realizar la compactación dejando caer 12 veces el martillo. Al quedar compactada la muestra se desmonta el acrílico quedando la muestra en su interior, se desmonta el armazón y se procede a enrasar.

Figura 13. Preparación muestra.

Fuente: Autor.

5.2.2 Alistado de cilindro de espécimen. Se procede al armado de los elementos restante así:

• Se instala el cono cilíndrico por un lado de la muestra, insertándolo con la uña hasta quedar al nivel de la parte externa de la muestra.

• Se pasa la aguja por el centro del cono 5 veces, procurando que esta salga sin rastro de arcilla.

• Se procede a la instalación de las mallas así: Dos a cada lado de la muestra y una a cada lado en el borde después de la gravilla.

• Se instalan los empaques respectivos de acero inoxidable, haciendo que coincidan con el cilindro acrílico y luego se procede a ajustar el dispositivo, procurando no apretar en exceso.

Figura 14. Alistado de cilindro de espécimen.

Fuente: Autor.

5.2.3 Alistado de las cabezas hidráulicas. Se procede con el llenado del tanque de agua hasta el rebose, se gradúa a la altura que se desea hacer el ensayo; se conectan las respectivas mangueras al dispositivo acrílico. Es importante abrir el registro de purga del cilindro y proceder al llenado del mismo antes de iniciar el ensayo.

Figura 15. Alistado de las cabezas hidráulicas.

Fuente: Autor.

5.2.4 Paso a paso para el ensayo. Teniendo armado el equipo totalmente, se procede a realizar el ensayo como tal, se comienza con una cabeza hidráulica de 50 mm de presión. Se registran los volúmenes de agua a los 4, 6, 8, 10 minutos; así como la descripción del estado de turbidez del agua que sale.

• Etapa 1: Si durante 5 minutos el efluente que sale es oscuro y el caudal esta entre el rango de 1.0 a 1.4 ml/s la prueba está completa. Si no se cumple esta condición siga al Etapa 2.

Se desmonta el cilindro, se hace un corte transversal a la muestra y si el diámetro del orificio es mayor en 2 veces al diámetro de la aguja se considera como arcilla Altamente dispersivo D-1.

Figura 16. Paso a paso para el ensayo.

Fuente: Autor.

• Etapa 2: Si durante 5 minutos el afluente que sale es claramente oscuro y el caudal no varía de 1.0 ml/s , agregue 5 minutos más si la condición no varía. La prueba está completa. Si no se cumple esta condición siga al Etapa 3.Se desmonta el cilindro, se hace un corte transversal a la muestra y si el diámetro del orificio es mayor en 1.5 veces al diámetro de la aguja se considera como Arcilla dispersivo D-2.

• Etapa 3: Se aumenta la cabeza hidráulica a 180 mm de presión. Si durante el tiempo el afluente que sale es claramente oscuro y el caudal esta entre el rango de 1.4 a 2.7 ml/s la prueba está completa. Si no se cumple esta condición siga al Etapa 4. Se desmonta el cilindro, se hace un corte transversal a la muestra y si el diámetro del orificio esta entre 1.5 y 2 veces al diámetro de la aguja se considera como Arcilla moderadamente dispersiva ND-4.

¾ Etapa 4: Si durante 5 minutos el afluente que sale es claro o con partículas y el caudal esta entre 0.4 y 0.8 ml/s, Se aumenta la cabeza hidráulica a 380 mm de presión. Si el afluente se ha oscurecido y aumentado su caudal esta entre 1.8 y 3.2 ml/s. La prueba está completa. Si no se cumple esta condición siga al Etapa 5. se considera como Arcilla ligeramente dispersivo ND-3.

• Etapa 5: Si durante 5 minutos el afluente que sale es claro y el caudal esta entre 1.0 y 1.8 ml/s, Se aumenta la cabeza hidráulica a 1020 mm de presión. Si después de 5 minutos el afluente se ligeramente oscuro y su caudal es mayor a 3.0 ml/s. La prueba está completa. Si no se cumple esta condición siga al Etapa 6. se considera como Suelo NO dispersivo ND-2.

• Etapa 6: Si durante 5 minutos el afluente que sale es muy claro el caudal es menor a 3.0 ml/s, La prueba está completa. Y el orificio no ha sido alargamiento importante. se considera como Suelo NO dispersivo ND-1.

5.2.6 Pruebas, ajustes y análisis de los resultados. Después de tener armado el equipo para la determinación de la dispersividad en arcillas, se procedió a realizar una serie de ensayos que permitiera establecer la fidelidad de los resultados, para lo cual se evaluaron varios tipos de arcillas.

Este proceso de validación se dio en dos etapas, en la primera se evaluó la funcionalidad de los diseños planteados y las reformas a las partes que componen el equipo como tal. Y la segunda, teniendo el equipo en óptimas condiciones; se evaluaron 2 muestras, realizando 2 testigos de cada una de ellas con el fin de dar fidelidad al funcionamiento del equipo.

5.2.6.1 Etapa 1. Revisión y ajuste del equipo. En el momento del montaje y puesta en marcha del equipo algunas partes tuvieron que ser modificadas para que funcionaran o mejorar su funcionamiento. Entre los ajustes más relevantes están:

• Ajuste al sistema hidráulico: al momento del llenado del tanque de agua que alimenta al piezómetro y al cilindro del espécimen, ocurrían frecuentes reboses de agua, lo cual se solucionaba abriendo y cerrando el grifo de alimentación. Lo cual fue superado abriendo agujeros en la pared del rebosadero, lo cual permitía tener constante flujo de líquido tanto ingresando como saliendo, lo cual se traduce en una cabeza hidráulica constante lo cual permite hacer el ensayo de forma continua.

• Ajuste al cilindro del espécimen: Al momento de realizar el ensayo, el líquido que ingresaba al cilindro no llenaba este, por lo cual el flujo no tomaba toda la muestra sino solo hasta el nivel a la altura del tubo de alimentación. Se le agregaron dos válvulas una a la entrada y otra a la salida. A la entrada permite purgar el sistema (no queden burbujas de aire). Y a la salida; para que al momento del llenado se cierre, y se abra la válvula de purga del cilindro, permitiendo así un llenado completo del cilindro.

• Ajuste al sistema de mangueras: Se tenían dos problemas, el sistema se descargaba si se cerraba el grifo de alimentación al momento de probar otra arcilla teniendo que se cargado de nuevo y el segundo, no había forma de purgar el sistema de aire.

Para corregir esto además de las válvulas en el cilindro del espécimen se agregaron dos más en las tuberías de entrada y salida de agua. Lo cual permitió

que no se descargara el sistema, y además se pudo purgar cualquier manguera de forma independiente.

Durante el proceso de pruebas del equipo en una primera etapa se ensayaron muestras de arcilla desconocidas, con el fin de asegurar el buen funcionamiento del cilindro del espécimen en total se realizaron cerca de 25 pruebas. Entre los defectos más relevantes se registraron los siguientes:

• Se aseguró la hermeticidad del cilindro, lo cual incide negativamente con el ensayo ya que no debe haber fugas.

• Se comprobó que las partes internas en el cilindro se comportaran de forma estable (no presentaran movimientos o alteraciones) al momento de realizar el ensayo. Lo cual se pudo verificar durante las pruebas.

• Se corroboró que no hubo taponamientos a lo largo del espécimen, lo cual corrobora que en el momento del armado de la muestra en el cilindro no hubo errores.

• Caudal constante a diferentes cabezas hidráulicas y diferentes tiempos de referencia para las mismas.

5.2.6.2 Etapa 2. Análisis de resultados. Posteriormente y comprobando el buen funcionamiento del equipo se procedió a realizar las pruebas formales del mismo. Se ensayaron dos muestras de diferente procedencia (Ver anexos C.).

• Muestra uno: Arcilla procedente de la vereda Río Grande del municipio de Cajicá Cundinamarca. (COL) Resultado: Arcilla tipo ND3 – Arcilla ligeramente dispersiva.

• Muestra dos: Arcilla procedente de la ciudad de Brasilia (BRA). Resultado: Arcilla tipo ND2- Suelo no dispersivo.

Para la comprobación de los resultados se tomaron 3 testigos por cada muestra, sin embargo se dejaron registro de tan solo dos. Debido a la escasez de la arcilla procedente del Brasil fue necesario este procedimiento.

6. CONCLUSIONES

• La primer cabeza hidráulica que se toma 50 mm de presión; se corroboro que es muy baja; lo cual se reflejó en un mínimo de caudal del afluente.

• Se logró diseñar, y construir el equipo para la determinación de la dispersividad en arcillas, logrando que este sea, funcional, práctico y fiable en sus resultados. • Es recomendable realizar de forma complementaria otros ensayos. (Crumb, doble hidrómetro, SAR y ESP) obtener resultados más acertados y confiables. • El equipo para la determinación de las arcillas dispersivas servirá como herramienta pedagógica para la ampliación de los conocimientos en los estudiantes de ingeniería civil.

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Anexo A. Tabla de Clasificación de Arcillas Dispersivas según Norma ASTM D4647

Anexo C. Cuadros de resultados pruebas realizadas. • Muestra 1

DATOS Y RESULTADOS PRUEBAS EQUIPO DISPERSIVIDAD DE ARCILLAS

Fecha 27/03/2014 Prueba 1

Hora 18:00

Lugar Instalaciones laboratorio piso 2 ‐ UCC

Muestra Arcilla procedente Brasil ‐ Ing. JCR Humedad De la muestra

Peso Molde 422,5 gr

Peso Molde + Muestra 539,6 gr Peso Muestra 117,1 gr % humedad 7% 8,20 gr/agua Peso Específico Unitario

(Muestra húmeda + apisonada)

Peso Molde 51,75 gr Peso molde + Muestra 160,14 gr Peso Muestra 108,39 gr Vólumen Molde 0,0000454 mm3 Peso Unitario 23415 N/m3

flow rate

ml seg ml/seg Muy oscuro oscuro Ligeramente oscuro Apenas visible claro

10 12 0,83 x 10 12 0,83 x 25 24 1,04 x 25 19 1,32 x 25 21 1,19 x 25 21 1,19 x 25 20 1,25 x 25 16 1,56 x 50 28 1,79 x 50 33 1,52 x 50 33 1,52 x 50 10 5,00 x 50 11 4,55 x 100 18 5,56 x 100 19 5,26 x 100 19 5,26 x 100 19 5,26 x

Tabla 1 ‐ Criteria for Evaluating Pinhole Test Results Final Head (mm) 1020 Final Flow Rate (ml/s) 5,26 > 3,0 From side Clear

From Top Barely

Hole size after test (mm) 1,0 <1,5 Dispersive Clasification ND2 Presión (mm) Turbidez Observaciones  Caudal 50 180 380 1020