Coeficiente de permeabilidad de suelos granulares segur norma AASHTO 215

1. DETERMINACIÓN DEL
COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD
DE SUELOS GRANULARES (CARGA
CONSTANTE)
ASTM D 2434-68 (1994)
AASHTO T 215
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2. ALCANCE
Este método de ensayo describe el procedimiento para
determinar el coeficiente de permeabilidad mediante
carga constante para flujo laminar de agua a través de
suelos granulares que no contenga más del 10% de
partículas que pasen el tamiz de 75 µm (N° 200).
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3. EQUIPO
Tubos piezométricos.-
Permeámetros.- con cilindros
para muestras con diámetros
mínimo de aproximadamente 8 a
12 veces el tamaño máximo de
las partículas de acuerdo con la
tabla N° 1
Tanque de carga
constante.- laminar de
agua
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4. Tamaño máximo de
partículas
Diámetro mínimo del cilindro
% retenido > 35% % retenido < 35%
N° 10 3/8 in N° 10 3/8 in
N° 10 y 3/8 in
3/8 in y ¾ in
3 in 6 in 4.5 in 9.5 in
Tabla N° 1. Diámetro del cilindro
Fuente: Norma ASTM D 2434-68 (1994)
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5. Pantalla
de arena
Tanque de agua
con carga constante
Válvula del tanque del filtro
Conexión de entrada
Placa tope
H2
H1
Válvula de salida
Cilindro
de acrílico
o metal
Piedra porosa
superior
Piedra porosa
inferior
MUESTRA
DE SUELO
D
Válvula
Desborde
Válvula
de agua
Tubos
manométricos
Salida
de
manómetros
L
Resorte
Altura
de
la
muestra
Carga
h
5
10
15
20
25
Fuente: Norma ASTM D 2434
Fig. 1.1 Permeámetro de cabeza constante
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6. EQUIPO
Piedras
porosas.-
Bomba de vacío o aspirador
de aire:
Equipo para
compactación.-
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7. EQUIPO
Cucharón.- Con una
capacidad de 100 g (0.22
lb).
Balanza.- Con sensibilidad
de 0.01 g, y capacidad de 2
Kg.
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8. EQUIPO
Otros equipos.- Termómetros,
cronómetro, probeta de 250 mL,
recipientes para mezclar, recipientes
para determinar el contenido de
humedad de acuerdo a la norma ASTM
D 2216, etc (ver Foto N° 2).
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9. MUESTRA DE ENSAYO
• Determine por cuarteo una muestra representativa
de suelo granular secado al aire, que contenga
menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 µm
(N° 200).
• Realice un análisis granulométrico de acuerdo a la
Norma ASTM D 422. Las partículas mayores de 19
mm (3/4 in) no deberán emplearse en el ensayo.
• Del material tamizado escoja mediante cuarteo, de
acuerdo a la norma ASTM C 702, una cantidad
aproximadamente igual a dos veces la requerida
para llenar la cámara del permeámetro
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10. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
 Mida el diámetro interior del cilindro Ø, la longitud L
entre las salidas de los piezómetros, y la altura total
H1 del cilindro.
 Humedezca las
piedras porosas. (ver
Foto N° 3)
Foto N° 3: Humedecimiento de las
piedras porosas.
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11. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
 Mezcle el suelo con suficiente agua para producir el
contenido de humedad deseado.
 Determine el peso de
la muestra que se va a
utilizar en el ensayo, y
anótela como W1. (ver
Foto N° 4)
Foto N° 4: Peso de la muestraQ
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12. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
 Almacene el material en un recipiente cubierto por lo
menos durante 16 horas.
 Determine el contenido de humedad con una
pequeña porción de la muestra preparada.
 Coloque el suelo preparado en el permeámetro en
capas delgadas uniformes aproximadamente iguales
en espesor al tamaño máximo de las partículas
después de compactadas, pero no menor de 15 mm
(0.6 in), usando un cucharón.
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13. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
 Compacte las capas sucesivas hasta que el suelo
alcance el peso unitario relativo deseado mediante
golpes distribuidos uniformemente sobre la superficie
de la capa siguiendo una trayectoria regular, hasta
una altura de alrededor de 20 mm (0.8 in) por encima
de la salida del piezómetro superior.
• Peso unitario relativo del 0%: Coloque la muestra
en capas sucesivas sin compactarlas hasta cuando
el molde del permeámetro esté lleno.
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14. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
• Peso unitario relativo al 100%: Compacte
completamente cada capa de suelo mediante golpes
uniformemente distribuidos sobre la superficie de la
capa hasta producir el peso unitario máximo.
• Peso unitario relativo entre el 0 y 100%: Mediante
tanteos, en un recipiente separado del mismo
diámetro que el cilindro de permeabilidad, ajuste la
compactación hasta obtener el peso unitario relativo
deseado.
 Determine el peso final del suelo empleado en el
ensayo (W1 – W2), siendo W2 el peso sobrante de
suelo dejado en la bandeja.
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15. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA
EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD
• Mida y anote la altura final de la muestra H1 – H2,
midiendo la profundidad H2, desde la superficie
superior del disco poroso hasta la superficie superior
del cilindro.
•Nivele la superficie superior
del suelo colocando la piedra
porosa superior, rotándola
suavemente de derecha a
izquierda. Foto N° 5: Colocación de la piedra porosa superior.
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16. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA
EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD
• Coloque el resorte y la tapa superior del
permeámetro y asegúrela con tornillos.
• Elimine el aire atrapado
en las partículas empleando
una bomba de vacío bajo
500 mm de mercurio (20 in)
como mínimo, durante 15
min. Continúe la operación
mediante una saturación
lenta de la muestra de
abajo hacia arriba .
VÁLVULA
ENTRADA
VACÍO
VÁLVULA
2
1
2
SUELO
AGUA
VÁLVULA
SALIDA
Fig. 1.2 Dispositivo para evacuar y
saturar la muestra
Fuente: Norma ASTM D 2434
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17. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA
EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD
• Cierre la válvula de desagüe y desconecte el vacío.
• Debe tenerse cuidado de constatar que el sistema de
flujo de permeabilidad y que el sistema de
piezómetros se halle libres de aire y estén trabajando
satisfactoriamente, para ello se debe realizar lo
siguiente:
Llene el tubo de admisión con agua
proveniente del tanque de carga constante,
abriendo ligeramente la válvula del filtro del
tanque.
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18. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA
EL ENSAYO DE PERMEABILIDAD
• Conecte el tubo de admisión a la
válvula del permeámetro, y abra
ligeramente la válvula y las
válvulas de salida de los
piezómetros. (ver Fig. 6).
•Conecte los tubos piezométricos de agua con las
salidas de los piezómetros, y llene con agua para
remover el aire.
•Cierre la válvula de admisión y abra la de desagüe, para
que el agua alcance en los tubos piezométricos un nivel
estable con carga cero.
Foto N° 6: Conexión del tubo de admisión.
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19. PROCEDIMIENTO
 Abra la válvula de admisión del tanque de carga
constante, hasta que la carga de agua sea estable.
 Determine y anote la carga h,
definida como la diferencia entre
los niveles de los piezómetros.
(ver Foto N° 7)
Determine la cantidad (Q) de
agua recolectada en una probeta
graduada de 250 mL, que fluye en
un tiempo determinado (t).
Foto N° 7: Determinación de la carga de agua h
Foto N° 8: Medición de la cantidad de agua recolectada.
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20. PROCEDIMIENTO
 Determine la temperatura a la cual está el agua del
ensayo (°C).
Foto N° 8: Medición de la cantidad de
agua recolectada.
 Repita el proceso variando la altura de carga en
incrementos de 5 mm.
Al concluir el ensayo de
permeabilidad, drene y examine
la muestra para establecer si
era esencialmente homogénea.
Foto N° 9: Examinación de la muestra al
finalizar el ensayo.
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21. CÁLCULOS
 Calcule el coeficiente de permeabilidad k, así:
Donde:
K=Coeficiente de permeabilidad, cm/s.
Q=Cantidad de agua descarga, cm3
L=Distancia entre piezómetros, cm.
A=Área de la sección transversal de la muestra, cm2.
T=Tiempo total de desagüe, s.
H=Diferencia de carga (altura) sobre los piezómetros, cm.
h
t
A
L
Q
k
*
*
*

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