Ensayo de densidad metodo nuclear

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA
CONSTRUCCIÓN
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES
CÓDIGO:
PT-08
REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD
GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO
ELABORADO POR:
JEFE DE LABORATORIO DE ENSAYO DE
MATERIALES
APROBADO POR:
COORDINADOR ÁREA DE CONOCIMIENTO
FIRMA: FIRMA:
FECHA: FECHA:
CARRERA: INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS
PROFESOR: ING. HUGO BONIFAZ

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HISTÓRICO DE MODIFICACIONES
EDICIÓN FECHA
HOJAS
AFECTADAS
CAUSA
1 JUNIO 2014 TODAS CREACIÓN DEL REGISTRO

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PRACTICA No: 07
TEMA: DENSIDAD DE CAMPO METODO NUCLEAR
NORMA: ASTM D 2922, ASTM D 3017
OBJETIVO: Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo mediante
métodos nucleares, sin tener que recurrir a métodos de intervención física.
MARCO TEÓRICO:
Como se ha mencionado anteriormente, el presente método nos permite determinar
rápidamente y con precisión la Densidad Seca y la Humedad de los suelos en el campo, sin
tener que recurrir a métodos de intervención física, tales como la extracción de testigos.
El equipo utilizado para este ensayo, determina la Densidad mediante la trasmisión, directa o
retrodispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de fotones emitidos por una
fuente de Cesio-137. Los detectores ubicados en la base del medidor detectan los rayos
gamma y un microprocesador convierte los conteos en una medida de Densidad.
Por el contrario, para determinar la Humedad de los suelos y materiales semejantes, se utiliza
el principio de termalizacion de neutrones. El Hidrógeno (agua) en el material frena los
neutrones emitidos por una fuente construida de Americio 241: Berilio. La detección de los
neutrones frenados se hace mediante detectores de Helio-3 situados en la base de la sonda.
La utilización de instrumentos nucleares para la determinación de densidades y humedades ha
sido aprobada por la ASTM (American Society of Testing and Materials).
Funcionamiento del Densímetro
El Densímetro tiene dos modos de operación: el modo de Transmisión Directa (la varilla con la
fuente perforando el material) y el modo de Retrodispersión (la varilla se encuentra próxima a
la fuente, pero no perforando el material). Estos dos modos se explican más ampliamente a
continuación:
En el modo de Transmisión Directa, la varilla con la fuente de Cesio-173 se introduce en el
terreno hasta la profundidad deseada. Los detectores en la base de la sonda cuantifican la
radiación emitida por la varilla con la fuente. Para llegar a los detectores, los fotones gamma
deben primero pasar a través del material, donde chocan con los electrones ahí presentes. Una
alta densidad del material supone un alto número de choques correspondientes, lo que reduce
el número de fotones que llegan a los detectores, es decir, mientras menor sea de Número de
Fotones que alcancen a los detectores, mayor será la Densidad del material.

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En el modo de Retrodispersión, los fotones gamma deben ser dispersados (o reflejados)
por lo menos una vez, antes de alcanzar a los detectores en la sonda. Para efectuar este
proceso, se coloca la varilla de manera que, la fuente y los detectores se encuentran en el
mismo plano, denominado Posición de Retrodispersión. Los fototes provenientes de la fuente
penetran en el material, y los que se dispersan son medidos por los detectores. A fin de evitar
que los fotones puedan acceder a los detectores directamente, sin ser dispersados por el
material, la sonda dispone de blindajes entre la fuente y los detectores.
Operación del Densímetro
El teclado del equipo tiene 10 teclas, 8 que corresponden a funciones y las teclas
<ENCENDER/SI> y <APAGAR/NO>.
La sonda dispone de un “beeper”, que suena cada vez que se registra una tecla presionada.
Siempre que no se produzca dichos sonido, significa que la máquina no registró la tecla
presionada y, por lo tanto, se debe presionar otra vez. Las teclas <ENCENDER/SI> y
<APAGAR/NO> se usan para responder preguntas específicas que se ven en la pantalla, y para
activar y desactivar la sonda.
Las flechas hacia arriba y hacia abajo permiten el desplazamiento por las listas de funciones
visualizadas en la pantalla.
Teclado del Equipo
A continuación se muestra una lista detallada de las teclas específicas y las funciones
correspondientes:

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Activación del Densímetro
La sonda utiliza baterías recargables de Níquel-Cadmio como fuente de alimentación.
Cuando se activa la sonda, la pantalla del panel de control visualiza varios caracteres de
prueba, y luego pasa inmediatamente al proceso de auto prueba.
Para activar la sonda, presionar la tecla <ENCENDER>.
La prueba en la “LCD” (pantalla de cristal líquido) será:
Una vez completada la auto prueba, la cual dura 300 segundos, el instrumento pasa a modo
Preparado. En este estado se puede acceder a cualquiera de las funciones de la sonda.
La pantalla para el modo Preparado muestra:
La primera línea en la pantalla indica el tiempo de conteo actual. La segunda línea indica la
profundidad seleccionada para la varilla con la fuente.
- PARTE EXPERIMENTAL:
- MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS.
Materiales y equipos cantidad insumos cantidad
DensímetronuCLEAR TROXLER 3440.
Bloque de Referencia,
Placa para Alisado/Guía de la Varilla
1
1
1

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de Perforación
Varilla de Perforación.
Cargadores/Adaptadores, uno para
CC (12 VCC) y otro para CA (115/230
VCA 50/60 Hz).
Batería de Repuesto.
Caja de Transporte.
Extractor.
Combo de 5lb
1
1
1
1
1
1
- PROCEDIMIENTO
Preparación del Terreno de Emplazamiento
Colocación del Densímetro
Puesto que las condiciones de la superficie del suelo pueden afectar mucho a la precisión de la
medición, es importante localizar un lugar plano, sin agujeros grandes, grietas o restos de
cualquier índole.
Allanar la superficie del suelo moviendo hacia delante y hacia atrás la placa para respaldo.
Retirar dicha placa y rellenar todos los agujeros y desigualdades con arena fina, polvo de
cemento o de cal, aplanándolos para que sean bien nivelados.
Colocar la placa para respaldo de nuevo en el mismo lugar, y presionar hasta conseguir que la
superficie esté plana.
En el caso de las mediciones de Transmisión Directa, colocar la varilla de tal manera que pase
por la herramienta de perforación y luego por una de las guías de la placa.
Protegerse con el equipo de Seguridad necesario. Sujetar la placa con el pie y golpear con un
martillo el extremo de la varilla de perforación, hasta que esta alcance una profundidad que
sea, por lo menos, 50 mm (2 plg.) que la profundidad necesaria para la medición.

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Para que se coloque el instrumento con la precisión máxima, marque en el suelo el contorno
de la placa de respaldo/guía, antes de retirar la varilla de perforación.
Retirar la varilla de perforación en línea recta y hacia arriba, y al mismo tiempo, girando hacia
los lados, la herramienta de extracción.
Con cuidado, levantar la placa para respaldo y colocar la sonda sobre la misma superficie.
Insertar la varilla con a fuente en el orificio creado por la varilla de perforación.
Introducir la varilla con la fuente en el orificio. Liberar entonces el disparador y bloquear la
varilla con la fuente en la posición correcta. La indicación de que se ha logrado esta posición es
un “click” producido por el elemento de fijación.
En el caso de Superficies de Hormigón Asfáltico, la preparación del emplazamiento no requiere
el uso de la placa para respaldo, siguiéndose entonces el siguiente procedimiento:
Buscar una zona igualada y plana del hormigón asfáltico. En el caso de mezclas abiertas, se
puede rellenar todos los agujeros con arena o con polvo de cemento, procurando que el
hormigón asfáltico quede siempre al descubierto. La parte de la base de la sonda debe
apoyarse sobre el hormigón asfáltico, no sobre el material de relleno.
La sonda debe mantenerse estable y firme. Si no es posible lograr estas condiciones, se debe
buscar otro emplazamiento. En el caso de hacer una medición alrededor de un testigo, se
puede mover la sonda hasta estar a unas pulgadas del testigo, para que quede firme.
Medición de los Parámetros de Densidad Proctor
Colocar la sonda sobre el emplazamiento. Liberar el mango y empujarlo hacia abajo hasta
alcanzar la posición correcta. Verificar que la clavija se enganche con la señal en la varilla
indicadora.
Presionar <COMENZAR>
Una vez expirado el tiempo de conteo, la pantalla mostrará:

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Densidad Húmeda
Densidad Seca y Porcentaje % de Proctor
Humedad y % de Humedad
Volumen de Vacíos y Relación de Vacíos
- CÁLCULOS
Como hemos visto los datos de densidad seca y % de humedad se obtienen directamente
del aparato de medición.
Adicionalmente debe realizarse un ensayo de compactación proctor, con una muestra del
suelo ensayado, en el laboratorio, para poder determinar el parámetro de grado de
compactación del suelo.
- RESULTADOS
Con los datos anotados en la hoja de cálculo, se procede a calcular el grado de
compactación del suelo