Este documento describe el método del cono de arena para determinar la densidad de suelos in situ. Explica que este método implica excavar un agujero, pesar el suelo extraído, y luego llenar el agujero con arena calibrada para determinar su volumen y así calcular la densidad. También proporciona detalles sobre el equipo requerido y los pasos a seguir para realizar la prueba de manera correcta.

1. Diplomado en Ensayos de Mecánica de Suelos
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2. Generalidades
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3. Generalidades
La compactación de campo se
hace con rodillos lisos,
neumáticos o con “pata de
cabra”.
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4. Generalidades
Los rodillos pueden ser
vibratorios y los sistemas
suelen hacerse mixtos. Se
pueden usar ranas o canguros
(vibrocompactadores), en áreas
pequeñas.
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5. Generalidades
La temperatura genera
evaporación o condensación,
con lo que se afecta la
humedad del suelo. Esto obliga
a compactar iniciando con
humedades diferentes a la
óptima.
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6.  Amasado
 Rodillo pata de cabra
 Presión
 Rodillo neumático o liso,
tractor
 Impacto
 Canguro y pisones
 Vibración
 Rodillos y ranas
 Mixtos
 Presión y vibración
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7. CONO DE
ARENA
BALÓN DE
DENSIDAD
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DENSÍMETRO
NUCLEAR

8. AASHTOT191-02: Standard Method ofTest for Density of Soil in-Place by
the Sand-Cone Method
ASTM D1556-00: StandardTest Method of Density and UnitWeight of Soil
in Place by the Sand-Cone Method
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9. Descripción
Este ensayo se utiliza con el fin
de conocer y controlar la
compactación de terraplenes y
capas de base, también se usa
para determinar densidad in
situ y porcentajes de
contracción o hinchamiento de
materiales.
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10.  Determinar la densidad
o peso unitario que el
suelo alcanza luego de la
compactación.
 Se obtiene el peso del
suelo húmedo de una
pequeña excavación de
forma irregular (un
agujero) hecho sobre la
superficie del suelo.
 Este método representa
una forma indirecta de
obtener el volumen del
agujero.
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11.  Cono de metal con válvula, llamado
“picnómetro”, cuando está en su frasco.
 2 frascos grandes de plástico o vidrio adaptables
al cono de metal.
 Tamiz 3/4“ (19.1mm) o No. 4 (4.75 mm).
 Bandeja de metal con un agujero circular al
centro.
 Arena calibrada de Ottawa.
 Balanza de 35 lb de capacidad y sensible a 0.01
lb.
 Martillo, cuchara, cincel.
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12. Equipo a utilizar
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13. Equipo a utilizar
Equipo para determinación de
humedad SPEEDYTM, que
consiste en una cámara de
presión, balanza, carburo de
calcio, medidor para
proporcionar la cantidad
adecuada de carburo de calcio,
esferas de acero de 1.0 cm de
diámetro y equipo de limpieza.
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14.  Debe ser uniforme y
preferiblemente de forma
redondeada o subredondeada
para favorecer que fluya
libremente y desprovista de
partículas o arena fina menor
que el tamiz No. 60 (250 mm),
para prevenir segregación en
almacenamiento o uso y
cambios de peso unitario
aparente como consecuencia de
variaciones en la humedad
atmosférica
 Además de lo anterior, la arena
que se utilice deberá ser limpia,
seca, uniforme, no cementada,
durable y que fluya libremente.
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15. Procedimiento de
ensayo
Del área de ensayo se elimina
todo material suelto, después
se nivela y para acomodar la
bandeja en posición firme se
utilizan clavos para fijarla.
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16. Procedimiento de
ensayo
Se obtiene el peso del
recipiente de plástico con el
cono de metal, lleno con la
arena calibrada de Ottawa,
picnómetro 1 o “pic1”.
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17. Procedimiento de
ensayo
Colocada la bandeja de metal
con el agujero en el centro,
se coloca el picnómetro lleno
de arena; se abre la válvula
hasta que no pase más arena,
se retira y se pesa de nuevo el
picnómetro “pic2”.
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18. Procedimiento de
ensayo
Se recoge la arena y se limpia el
área.
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19. Procedimiento de
ensayo
Se empieza a excavar con
ayuda del cincel y del martillo,
un agujero del mismo diámetro
del orificio de la bandeja y unos
10 a 15 cm de profundidad (4 a
6 plg).
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20. Procedimiento de
ensayo
El material excavado se extrae
del agujero y pasa el tamiz 3/4”
o No. 4; dicho material se
deposita en una tara, ésta se
tapa completamente con el fin
de no perder humedad.
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21. Procedimiento de
ensayo
Se procede a pesar la tara con
el material extraído de la
excavación, a este se le
denomina como “peso neto
húmedo del material
excavado”.
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22. Procedimiento de
ensayo
Luego se coloca de nuevo, el
cono sobre la bandeja que se
encuentra sobre el agujero. Se
abre la válvula y se deja correr
la arena hasta que no pase más.
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23. Procedimiento de
ensayo
Se cierra la válvula del cono y
se pesa de nuevo el picnómetro
con la arena que esté dentro
del envase “pic3”.
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24. Procedimiento de
ensayo
Se recoge la arena depositada
en el agujero, tratando de
recobrar la mayor cantidad
posible, pero sin recoger
demasiada impureza.
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25. Procedimiento de
ensayo
Utilizar el equipo para
determinación de humedad
SPEEDYTM; mezclar cinco
gramos de suelo húmedo
extraído del agujero con cinco
gramos de carburo de calcio
dentro de la cámara de presión.
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26. Procedimiento de
ensayo
Leer la presión en el
manómetro de la cámara y
determinar el %H.
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27. Procedimiento de
ensayo
Se procede a rellenar el agujero
excavado con el material
extraído y se hacen los cálculos
correspondientes.
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28. Centro de Investigaciones de Ingeniería - Sección Mecánica de Suelos
 
   
2
1
3
2
3
2
2
1
pic
pic
pic
pic
ag
P
pic
pic
ag
pic
pic
c















a
c
a
c
c
P
P
P
agujero
el
en
arena
la
de
Peso
P
agujero
el
y
cono
el
en
arena
Peso
P
cono
el
en
arena
Peso

29. Centro de Investigaciones de Ingeniería - Sección Mecánica de Suelos
100
%
100
%
100
x
PUS
PUS
C
x
PUH
PUS
o
laboratori
campo
humedad
campo





agujero
del
Volumen
excavado
material
del
humedo
neto
Peso
PUH
Ottawa
de
calibrada
arena
la
de
unitario
Peso
"
P
"
agujero
el
en
arena
la
de
Peso
agujero
del
Volumen a

30.  Los siguientes son los resultados de una
prueba para la determinación del peso
especifico de campo usando el método del
cono de arena:
 Peso específico seco calibrado de arena de Ottawa
= 108 lb/pie³
 Peso primer picnómetro = 8.55 lb
 Peso segundo picnómetro = 7.40 lb
 Peso tercer picnómetro = 2.15 lb
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31.  Masa del suelo húmedo del agujero = 6.27 lb
 Contenido de agua del suelo húmedo = 15.4 %
 También se cuentan con los datos del ensayo
de compactación Proctor Modificado:
 Densidad Máxima = 145.8 lb/pie³
 Humedad óptima = 18.2 %
 Descripción del suelo = Arena pómez fina color
beige
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32.  La masa de la arena necesaria para llenar el
agujero y cono es:
7.40 – 2.15 = 5.25 lb
 La masa de la arena Ottawa para llenar el cono es:
8.55 – 7.40 = 1.15 lb
 La masa de la arena para llenar el agujero es:
5.25 – 1.15 = 4.10 lb
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33.  Por consiguiente, el volumen del agujero es:
 Se determina el peso unitario húmedo del suelo
en campo:
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3
3
pie
0.038
lb/pie
108
lb
4.10
V 

Ottawa
arena
de
seco
específico
peso
lb
4.10
V 
3
3
lb/pie
165
pie
0.038
lb
6.27
V
W
PUH 



34.  Por tanto, el peso específico seco de
compactación es:
 Entonces el % de compactación es:
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98%
x100
145.8
142.9
PUS
PUS
%C
proctor
campo



3
3
pie
lb
142.9
100
15.4
1
pie
lb
165
100
w(%)
1
PUH
PUS 





35. "La ingeniería es un deporte noble ... pero
equivocarse ocasionalmente es parte del juego.
Ambicione ser el primero en descubrir y
anunciar sus errores .... Una vez que usted
comienza a sentirse tentado a negar sus
errores ante la evidencia razonable, usted ha
dejado de ser un buen deportista. Usted es ya
un testarudo o un cascarrabias."
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