Uso de la prueba equivalente de arena

El ensayo equivalente de arena se utiliza en ingeniería civil para determinar la proporción de partículas gruesas y finas en un suelo, es decir, la distribución granulométrica.

Este ensayo es importante porque la distribución granulométrica afecta la capacidad de soporte y la compactación del suelo, lo que a su vez influye en la calidad y durabilidad de las estructuras construidas sobre él.

Utilidad del ensayo de la prueba equivalente de arena

• Evaluar qué tan limpios están los áridos finos o suelos que son poco plásticos, medidos por medio de índices relativos a la proporción del material del sitio.
• Caracterización de áridos para uso en construcción de pavimentos.

La prueba de laboratorio llamada “prueba equivalente de arena” (EA), se define como el cociente multiplicado por 100 de la altura de la parte arenosa sedimentaria y de la altura total de finos floculados depositados en dicha probeta en el laboratorio.

Equipo de equivalente de arena

El equipo necesario para realizar la prueba equivalente de arena incluye los siguientes elementos:

• Tamices estándar: Para separar las partículas del suelo en diferentes tamaños.
• Agitador: Para agitar la muestra de suelo mezclada con agua de manera uniforme.
• Balanza: Para pesar la muestra de suelo y determinar la cantidad de material retenido en cada tamiz.
• Vaso de precipitación: Para contener la suspensión de suelo mezclada con agua.
• Botellas con agua: Para mezclar la muestra de suelo con agua.
• Registro de datos: Para registrar los resultados de la prueba y realizar un seguimiento de los mismos.
• Probetas
• Embudo
• Varilla con lastre
• Embudo
• Recipientes
• Cuarteador
• Recipiente de disolución
• Agitador mecánico

Verificar la normativa aplicada en la región correspondientes para asegurarse de que el equipo utilizado cumpla con los estándares requeridos.

Ejemplo de un ensayo de equivalente de arena

Para poder realizar este ensayo se necesitan dos porciones de muestra de unos 120 gramos, cada una que pase por el tamiz #4, una cosa importante es que trabajamos con dos muestras, las diferentes operaciones que necesitamos las realizaremos con una diferencia de 2 o 3 minutos entre la primera y la segunda muestra en la probeta.

Cada una de estas muestras se sitúa en una probeta, en la cual previamente hemos añadido solución desfloculante (la solución desfloculante es un agente que evita que se aglomeren las partículas).

Una vez hemos introducido la muestra en las probetas y hemos eliminado la burbujas que se formaron al verter el suelo, dejamos reposar cada probeta 10 minutos, luego de este procedimiento tapamos la probeta y la agitamos manteniéndola horizontal haciendo unos 90 ciclos en unos 30 segundos, para a continuación de este paso tomamos la probeta y con una varilla acanalada introducimos más líquido desfloculante por el fondo de la muestra para poner en suspensión las partículas más finas.

Después dejamos reposar cada probeta 20 minutos y medimos en cada una la altura con respecto a la base de la misma a la que llegan los finos y también la altura a la que llegan los gruesos.

Entonces así podemos obtener el valor del equivalente de arena, dividimos para cada probeta la altura de los gruesos entre la altura de los finos y lo multiplicamos por 100 de manera que obtenemos un valor para cada probeta, y para que el ensayo resultante se considere válido el resultado obtenido para cada probeta no puede diferir en más del 2%.

Objetivo principal de la prueba equivalente de arena

Esta prueba de equivalente de arena tiene como objetivo principal determinar la calidad que tiene un suelo que se va emplear en las capas de un pavimento, esta calidad es desde el punto de vista de su contenido de finos indeseables de naturaleza plástica.

Este método cuantifica el volumen total de material no plástico deseable en la muestra, fracción gruesa, denominando su proporción volumétrica como equivalente de arena.

Debido a que una buena cimentación de un camino necesita la menor cantidad de finos posible, sobre todo de arcillas, que son los materiales que en contacto con el agua causan un gran daño al pavimento.

En qué consiste la prueba equivalente de arena

La prueba equivalente de arena consiste en mezclar una muestra de suelo con agua y una solución salina hasta que se forme una suspensión homogénea. Luego, se agita la suspensión y se separa el material grueso en un tamiz, midiendo la cantidad de material retenido en cada tamiz. La cantidad de material retenido en cada tamiz se utiliza para calcular el porcentaje de material grueso y fino en la muestra y determinar su distribución granulométrica.

Por ejemplo, si se encuentra que el 10% de la muestra retenida en un tamiz de 4.75 mm es grueso y el 90% es fino, se puede concluir que la muestra tiene una distribución de arena gruesa y una textura arenosa. Esta información es útil para predecir la compacidad y la capacidad de soporte del suelo, y para tomar decisiones sobre la construcción en esa área.

Equivalente de arena SCT

El ensayo equivalente de arena SCT (Standard Calibration Test) es un método normalizado para determinar la distribución granulométrica de un suelo utilizando una serie de tamices estándar y un procedimiento estandarizado de separación de partículas. Este ensayo se utiliza comúnmente en ingeniería civil para evaluar la calidad de los suelos y para tomar decisiones sobre la construcción en una determinada área.

En el ensayo equivalente de arena SCT, se toma una muestra de suelo, se mezcla con agua y se agita para formar una suspensión homogénea. Luego, se separa el material grueso a través de una serie de tamices estándar con diámetros de abertura decrecientes. La cantidad de material retenido en cada tamiz se utiliza para calcular la distribución granulométrica de la muestra y determinar su textura.

Es importante seguir cuidadosamente las especificaciones del ensayo SCT para garantizar resultados precisos y comparables con otros ensayos realizados bajo los mismos estándares.

Tabla de tamices usados en pruebas de equivalente de arena

Tabla de tamices comúnmente utilizados en pruebas de equivalente de arena:

Esta es solo una lista de tamices utilizados comúnmente, la cantidad y el tamaño exacto de los tamices pueden variar según la normativa y los requisitos específicos del ensayo.

La cantidad y el tamaño de los tamices utilizados en un ensayo de equivalente de arena dependen de la granulometría de la muestra y de la información requerida sobre la distribución granulométrica.

Diferencia entre el ensayo de equivalente de arena y el ensayo de Tamiz 200

Ensayo de Equivalente de Arena:

• Propósito: Evaluar la cantidad de arcillas en la arena, que afecta la calidad del hormigón y asfalto.
• Método: Mezcla la arena con una solución especial y mide la altura de sedimentación.
• Resultado: Un mayor porcentaje indica mayor pureza de la arena.

Ensayo de Tamiz 200:

• Propósito: Medir la cantidad total de finos (partículas menores de 75 micrones) en los agregados.
• Método: Lava la muestra de agregado y mide el peso del material que pasa el tamiz No. 200.
• Resultado: Un alto porcentaje de finos puede afectar la cohesión y resistencia de las mezclas.

Entonces, el equivalente de arena se enfoca en la pureza de la arena y la presencia de arcillas, mientras que el Tamiz 200 mide el contenido total de finos en los agregados.

Ejemplo de la prueba equivalente de arena

Un ejemplo de los datos obtenidos en este ensayo sería el siguiente, en el cual mostramos como interpretar sus datos y calcular por medio de dicha fórmula:

Lectura aparente de arena = 14.45″ = 36.70 cm

Lectura real de arena = 14.45″ – 10″ = 4.45″ = 11.30 cm

Lectura de arcilla = 9.4″ = 23.88 cm

Para obtener el equivalente de arena se aplicará la siguiente expresión

EA = h2/h1 * 100

EA: Equivalente de arena

h1: Altura del nivel superior de la suspensión, desde la base de la probeta.

h2: Altura desde la cara inferior de la cabeza del pistón y la cara superior del disco.

Lectura de arena / Lectura de arcilla * 100

EA = Lectura de Arena * 100 = 11.30*100 = 47.21 %

Lectura de Arcilla 23.88

El ensayo se efectuará por duplicado con el mismo material aceptándose tolerancias de +5%

Lectura real de arena = 12.6″ – 10″ = 2.6″ = 6.60 cm

Lectura de arcilla = 11″ = 27.94 cm

EA = Lectura de Arena * 100 = 6.60 *100 = 23.62 %

Lectura de Arcilla 27.94

Esta es una prueba determinante para saber si se puede usar un material en un pavimento.

En este caso se sale de la tolerancia debido a que la variación entre las dos pruebas fue de más del veinte por ciento y solo se permite un 5 %.

Además el contenido de finos en ambos casos excede lo aceptable, por lo tanto podríamos decir que el material no es apto para emplearlo en un pavimento.

Partículas suaves y finas

Las partículas de agregado, con un recubrimiento de arcilla pueden disminuir la adherencia con la pasta de cemento.

Los materiales semejantes a la arcilla, ya sea que se encuentren como recubrimiento de los agregados o estén dispersos como en las rocas de piedra caliza arcillosa, son objetables porque el volumen de la roca responde a los cambios en el contenido de humedad.

La contracción y el hinchamiento de estas sustancias causarán agrietamiento perjudicial en el hormigón.

Efecto perjudicial que tienen las partículas de finos

En los agregados finos naturales a veces se presentan impurezas orgánicas, las cuales disminuyen la hidratación del cemento y el desarrollo consecuente de la resistencia del hormigón.

Normalmente, esas impurezas se evitan por medio del despeje adecuado del depósito, para eliminar por completo la tierra con contenido vegetal, y un enérgico lavado de la arena.

La detección del contenido orgánico en la arena se lleva a cabo con facilidad por medio de la prueba colorimétrica con hidróxido de sodio. Algunas impurezas en la arena pueden dar indicación de un elevado contenido orgánico pero, en realidad, no ser dañino.

Normativas aplicadas para las pruebas equivalentes de arena

Las normativas aplicadas para las pruebas equivalentes de arena varían según la jurisdicción y la región geográfica. Algunas normativas comúnmente utilizadas incluyen:

• ASTM D2487: Esta norma estadounidense es ampliamente utilizada en los Estados Unidos y establece los procedimientos para realizar ensayos de equivalente de arena.
• El ensayo equivalente de arena ASTM D 2419 es una norma técnica establecida por la organización ASTM International para determinar la clasificación granulométrica de los suelos.
• BS 1377: Parte 2: 1990: Esta norma británica es comúnmente utilizada en el Reino Unido y establece los procedimientos para realizar ensayos de equivalente de arena en suelos.
• IS 2720 (Parte 4): Esta norma india es ampliamente utilizada en India y establece los procedimientos para realizar ensayos de equivalente de arena en suelos.
• NF P94-097: Esta norma francesa es comúnmente utilizada en Francia y establece los procedimientos para realizar ensayos de equivalente de arena en suelos.

• Norma UNE-EN 933-8

Es importante seguir la normativa aplicada en la jurisdicción y la región geográfica correspondientes para garantizar resultados precisos y comparables con otros ensayos realizados bajo los mismos estándares.

Recomendaciones al realizar la prueba equivalente de arena

Recomendaciones generales al realizar la prueba equivalente de arena:

• Preparación adecuada de la muestra: Tomar una muestra representativa y homogénea del suelo y prepararla adecuadamente para el ensayo.
• Seguimiento de la normativa aplicada: Seguir cuidadosamente la normativa aplicada en la región geográfica correspondientes para garantizar resultados precisos y comparables con otros ensayos realizados bajo los mismos estándares.
• Calibración de los tamices: Calibrar los tamices antes del ensayo para garantizar resultados precisos.
• Mezcla adecuada de la muestra con agua: Mezclar la muestra con agua de manera uniforme y agitar cuidadosamente para obtener una suspensión homogénea.
• Separación cuidadosa de las partículas: Separar cuidadosamente las partículas utilizando los tamices estándar según el procedimiento establecido en la normativa aplicada.
• Registro adecuado de los resultados: Registrar cuidadosamente los resultados de cada paso del ensayo para garantizar la trazabilidad y la comparabilidad con otros ensayos realizados bajo los mismos estándares.
• Interpretación cuidadosa de los resultados: Interpretar cuidadosamente los resultados del ensayo y considerar factores como la representatividad de la muestra, la normativa aplicada y la calidad de los datos registrados al tomar decisiones sobre la construcción en una determinada área.

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