muestras

1. MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES (EM 2000)
MUESTREO DE SUELOS INALTERADOS (SUPERFICIALES)
MTC E 127 – 2000
Este Modo Operativo está basado en las Normas ASTM D 1587 y U.S. ARMY CORPS OF ENGINEERS, las mismas que se han adaptado al nivel de implementación y a
las condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo Operativo está sujeto a revisión y actualización continua.
Este Modo Operativo no propone los requisitos concernientes a seguridad. Es responsabilidad del Usuario establecer las cláusulas de seguridad y salubridad
correspondientes, y determinar además las obligaciones de su uso e interpretación.
1. OBJETIVO
Se describe la forma de obtener muestras de suelos cohesivos que conserven la estructura y
humedad que tienen en su estado natural, cuando pueden tomarse superficialmente o de una
profundidad a la que se llega por excavación a cielo abierto o de una galería. Las dimensiones, forma
y demás características de las muestras inalteradas, dependen del tipo de ensayo al cual van a estar
sometidas. Hay tres procedimientos generales para tomar este tipo de muestras:
•
Muestras en bloque o muestra-trozo, tomadas de la superficie del terreno, del fondo de un pozo
o del piso de una galería.
•
Muestras en bloque, tomadas de una pared vertical de un pozo o galería.
•
Muestras cilíndricas.
2. APARATOS Y MATERIALES
Se deben elegir las herramientas cortantes más adecuadas para cada tipo de suelo:
2.1 Herramientas para tallar la muestra (paleta, cuchillos, martillo, cincel, sierra de alambre, etc.).
2.2 Hornillo o estufa, para calentar la parafina.
2.3 Recipientes, de diferentes tamaños y formas.
2.4 Herramientas para excavar.
2.5 Moldes cilíndricos o latas, con borde afilado y firme.
2.6 Parafina, vendas de malla abierta y brocha para aplicar la parafina.
2.7 Tela de algodón, aserrín, paja húmeda, etc., para empacar la muestra.
2.8 Tela plástica, papel parafinado, cuerda y demás elementos para envolver.
3. PROCEDIMIENTO
3.1 Muestras en bloque de la superficie del terreno, fondo de un pozo o piso de una galería.
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•
Se descubre la capa de la que se pretende tomar la muestra, bajando la excavación a la
profundidad precisa para que el terreno descubierto esté completamente fresco y no haya
pérdida de humedad. Se alisa la superficie marcando el contorno de la que ha de ser la cara
superior de la muestra.
•
Se excava una pequeña zanja alrededor de la marca, dejando entre el borde de la muestra y el
borde interior de la zanja unos 10 cm con el propósito de que esta operación de excavación no
afecte la muestra. La zanja deberá ser suficientemente ancha para permitir las operaciones de
tallado, parafinado in situ y corte.
•
Con las herramientas apropiadas, se le da forma cúbica y el tamaño final que ha de tener,
cuidando la muestra, a medida que el tallado se acerca a la cara superior y las cuatro caras
laterales.
•
Una vez que la zanja esté suficientemente honda y las caras perfiladas, se extrae la muestra,
cortándola con un cuchillo, paleta u hoja de sierra y se retira cuidadosamente.
•
Si la muestra tiene suficiente consistencia, se talla la cara inferior antes de proceder a
parafinarla aplicando con una brocha, una primera capa de parafina y a continuación se cubre
con venda. Se repite el proceso hasta obtener un recubrimiento impermeable de 3 mm de
espesor como mínimo.
•
Si la muestra no tiene suficiente consistencia antes de retirarla de la excavación, una vez
tallada la cara superior y las cuatro caras laterales, debe parafinarse, en la forma indicada en el
párrafo anterior. Se confina con la caja de empaque prevista y luego se corta retirándola de la
excavación, parafinando la última cara una vez perfilada.
•
Cuando por circunstancias de clima o acción directa del sol, se puede presentar pérdida
apreciable de humedad, se deberá parafinar cada cara en forma a su inmediata a su talla,
terminando estas labores de parafinado, cuando se desprenda la muestra por su cara inferior.
•
Antes de cerrar el empaque se debe colocar a la muestra una etiqueta con la siguiente
información:
Procedencia, situación (se marcan las caras superior e inferior), profundidad y ubicación dentro
de la obra; se cierra la caja y se coloca exteriormente otra etiqueta con los mismos datos,
indicando adicionalmente advertencias de las precauciones requeridas.
3.2 Muestras en bloque de la pared del pozo o galería
•
Se rebaja la pared escogida, hasta que el terreno descubierto se encuentre cerca del suelo que
conformará la muestra, previendo que este último conserve sus condiciones originales de
humedad y estructura. Se alisa la superficie y se marca el contorno.
•
Se excava alrededor y por detrás, dando forma al trozo, afinándolo hasta donde sea posible.
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•
Se corta el trozo y se retira del hoyo, procediendo a su parafinado y empaque como se
describió anteriormente.
3.3 Muestras cilíndricas
Estas muestras se pueden tomar directamente usando un anillo tomamuestras de filo cortante que se
ajusta al molde que tenga las dimensiones requeridas, o también con un pote de hojalata común, con
un trozo de tubo o con cualquier otro recipiente metálico que tenga dimensiones adecuadas. La
secuencia es la siguiente:
•
Se alisa la superficie del terreno y se aprieta el molde con el anillo contra el suelo, aplicando
una presión moderada.
•
Se excava la zanja alrededor del cilindro, manteniendo la presión hacia abajo. Se corta el suelo
del lado exterior del anillo con el cuchillo, haciendo el corte hacia abajo y hacia afuera, para
evitar afectar la muestra y para que el suelo continúe penetrando dentro del cilindro.
•
Se excava la zanja más profunda y se repite el proceso hasta que el suelo penetre bien dentro
del cilindro.
•
Se corta la muestra por la parte baja del cilindro con una pala, cuchillo o sierra y se retira del
hoyo.
•
Tanto la superficie superior como la inferior deben recortarse a ras. Se protegen los extremos
con discos de madera y se rebordean y atan con cinta aislante u otro material adecuado.
•
Cuando se utilice como molde un pote de hojalata, el fondo se agujerea antes de hincarlo y
luego de llenarlo con muestra, se sellan los agujeros con parafina, así como la superficie
superior, cuando se haya cortado la muestra.
El siguiente esquema, ilustra el proceso
MUESTRAS INALTERADAS
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Nota: La longitud debe ser alrededor de 18 cm.
1.- Tamaño, forma y marcado. Para ensayos CBR con muestra inalterada, un trozo de suelo con
dimensión mínima de 7 pulgadas (18 cm) es suficiente, se pueden usar muestras menores. Las
superficies superior e inferior deben ser marcadas claramente con las letras S e I.
2.- Herramientas y materiales. Se deben elegir las herramientas cortantes más adecuadas para cada
tipo de suelo. Las siguientes ayudarán en la obtención.
Equipo
Cuchara
Cuerda
Brocha
Hornillo
Parafina
Destornillador Paleta
Cuchillo
Molde CNBR de compactación
Regla Hojas sierra
Equipo suplementario
Herramientas de excavar
Cuchillo de bolsillo de algodón
Pala
Cinta aislante
Papel
Recipientes Convenientes
Equipo improvisado
Sierra de alambre
Discos de madera
Barra de cargas
3.- Trozo – Muestra (para suelos que no se deformen). El tipo más sencillo de muestra inalterada se
obtiene cortando un trozo de suelo del tamaño deseado, y cubriéndolo para evitar pérdidas de
humedad y roturas.
Para obtener un trozo – muestra de una explanación u otra superficie nivelada, tal como el
fondo de una calicata:
1.
2.
Se excava una zanja alrededor de éste.
Se alisa la superficie del terreno y se marca el contorno del trozo.
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3.
Se ahonda la excavación y se cortan los lados del trozo con el cuchillo de carnicero.
4.
Se le separa cortando con el cuchillo, paleta u hoja de sierra y se retira del hoyo
cuidadosamente.
Para obtener un trozo – muestra de la cara vertical de una calicata o corte de una excavadora:
1.
Se alisa cuidadosamente la cara de la superficie y se marca el contorno.
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2.
Se excava alrededor y por detrás, dando forma al trozo groseramente con el cuchillo de
carnicero.
3.
Se corta en el trozo y se retira del hoyo cuidadosamente
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Para impermeabilizar el trozo después de retirarlo del hoyo:
1.
Se cortan y se forman toscos bordes con el cuchillo de carnicero.
2.
Se aplican tres capas de parafina con una brocha. Se debe dejar enfriar y endurecer cada
capa antes de aplicar la siguiente.
Nota: Esto da una protección adecuada para muestras con cierta resistencia y que hayan de ser
usadas dentro de pocos días. Las muestras que son débiles o no vayan a usarse pronto, requieren
protección adicional.
3.
Se envuelven con tela de algodón u otra tela blanda. Si no se tiene la tela se refuerza con
varias vueltas de cinta aislante o cuerda.
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4.
Se aplican tres capas más de parafina.
Nota: Un método es sumergir la muestra entera dentro de la parafina fundida después de aplicar la
primera capa con brocha. Esto requiere un gran recipiente y más cantidad de parafina, pero da un
revestimiento más uniforme. Surgiendo la muestra repetidas veces, la parafina puede alcanzar un
espesor mínimo de 1 /8 de pulgada (3 mm). Las muestras que han de ser expedidas necesitan
protección adicional.
Se coloca el trozo en una pequeña caja y se empaqueta como se indica, o se aplican más capas de
tela o parafina.
MUESTRAS CILINDRICAS
En suelos blandos de grano fino, se pueden tomar directamente muestras cilíndricas, para el CBR
con muestra inalterada o para la determinación de la densidad, usando el anillo tomamuestras. Las
muestras cilíndricas se pueden obtener también, con un pequeño trozo de tubo, o con cualquier otro
recipiente metálico. Para otros suelos, es mejor usar un molde que se divida en sentido longitudinal.
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Modo de obtener una muestra usando el molde de compactar y el anillo tomamuestras:
2.
2.
Se alisa la superficie del terreno y se presiona el molde con el anillo tomamuestras contra
el suelo, con una presión moderada.
Se excava una zanja alrededor del cilindro.
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3.
Se presiona el molde contra el suelo hacia abajo, firmemente, usando la barra de carga. Se
recorta el suelo junto al anillo con el cuchillo, con gran cuidado. Córtese hacia abajo y hacia fuera
para evitar hacerlo dentro de la muestra. El verdadero tamaño de ésta lo corta el anillo.
4.
Se excava la zanja más profunda y se repite el proceso hasta que el suelo penetra bien,
dentro del anillo de extensión.
Nota: Si hay piedras que estorban, se sacan con cuidado y se rellena con suelo. Apuntar este hecho
en la hoja registro siempre que se realice.
5.
Se corta la muestra por la parte baja del molde con una pala, cuchillo o sierra de alambre y se
retira del hoyo.
6.
Se quita el anillo superior y se recorta la superficie de arriba; luego, girando el molde parta
poner la parte de abajo arriba, se quita el anillo tomamuestras y se recorta esta parte.
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Tanto la superficie de arriba como la de abajo deben recortarse al ras con los extremos del molde. Se
protegen los extremos con discos de madera y se ata cinta alrededor de los bordes.
Cualquier lata de frutas cilíndrica, de tamaño grande, quitándole la tapa, se puede usar para
obtener muestras cilíndricas.
1.
Se taladran agujeros en el fondo de la lata.
2.
Se excava alrededor de la lata del mismo modo que con el molde de compactar y se aprieta
hacia abajo hasta que el suelo llega el fondo de ella.
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3.
Se vierte parafina en los agujeros, sellándose el fondo de la lata. Se separa la muestra con el
cuchillo de carnicero y se retira del hoyo.
4.
Se corta la superficie aproximadamente ½ pulgada (1,242 cm.) bajo la parte alta de la lata y
se llena con parafina.
MUESTRAS EN CAJAS
Se usan a veces cuando se requiere amplia investigación sobre muestras inalteradas. Pueden
empaquetarse firmemente para su expedición o almacenaje, pero requieren considerable cantidad de
parafina.
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Para obtener una muestra en caja:
2.
2.
Se excava como para un trozo – muestra, luego se recorta la pieza a un tamaño
igeramente menor que la caja.
Se quitan la tapa y el fondo de la caja y se coloca ésta alrededor de la muestra.
3.
Se rellenan los lados con parafina, luego se vierte más sobre la parte alta de la muestra y se
vuelve a colocar el fondo de la caja.
4.
Se corta la muestra y se retira del hoyo la caja que la contiene, dándosele la vuelta hacia
arriba.
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5.
Se recorta la superficie de la muestra y se sella con parafina fundida, luego se vuelve a
colocar la tapa de la caja.
4. REFERENCIAS NORMATIVAS
ASTM
D - 1587
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(*) Traducción de “Ensayos en de Suelos Fundamentales para la Construcción” Mayor George E.
Bertram, hecha por I.R.F. (1961).
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