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    GUA PARA ENSAYOS DE LABORATORIO Y TRABAJO DE CAMPO P ARA LACARACTERIZACIN DE UN SUELO, PREVIO AL DISEO ESTRUCTURAL GEOTCNICO,

    INCLUYENDO PERMA ZYME 11X VERSIN 03 /SEPTIEMBRE 2008

    Calle 98 No. 14 - 17 Oficina 401 Telfono 6183388 Fax 6183311.Bogot D.C.www.secsasa.com. e-mail:[email protected]

    GUA PARA ENSAYOS DE LABORATORIO Y TRABAJO DE CAMPOPARA LA CARACTERIZACIN DE UN SUELO, PREVIO AL DISEOESTRUCTURAL GEOTCNICO, INCLUYENDO P E R M A Z Y M E 1 1 X

    VERSIN 03 FECHA SEPTIEMBRE DE 2008

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    INCLUYENDO PERMA ZYME 11X VERSIN 03 /SEPTIEMBRE 2008

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    INTRODUCCIN

    Si bien es cierto que hay conocimiento de normas, ensayos y diversos mtodos paracaracterizar y suponer si un suelo acoger en buena forma un estabilizante y mejorarsus cualidades, no hay uniformidad en cuanto al procedimiento y tipos de ensayos quereflejen en forma muy aproximada la realidad del suelo.

    Organizar el trabajo de caracterizacin de tal forma que haya uniformidad de mtodos ypuntos de comparacin comunes, es de gran importancia si se pretende realizar unbuen diseo estructural del suelo, independiente del uso que se le pretenda dar.

    OBJETIVOS

    El objetivo principal de este documento es el de unificar criterios en cuanto al

    procedimiento de ensayos de laboratorio y trabajo de campo que se deben seguir paralograr tener datos del suelo que reflejen de forma muy aproximada la realidad del suelopara el uso de P e r m a Z y m e 1 1 X .Otros objetivos:

    Dar a conocer un procedimiento tcnico adecuado para la caracterizacin de lossuelos, tomando en cuenta las experiencias anteriores con proyectos donde se hausado Pe rma Z yme 11X .

    Tomar procedimientos de laboratorio y procedimientos de campo conocidos,avalados, estandarizados y aceptados para obtener datos confiables que reflejen

    el comportamiento del suelo estudiado. Preparar de la mejor forma datos que alimenten criterios y actividades para

    disear geotcnicamente la mejor alternativa, tomando en cuenta el uso delsuelo.

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    GUA PARA ENSAYOS DE LABORATORIO Y TRABAJO DE CAMPO PAR A LACARACTERIZACIN DE UN SUELO, PREVIO AL DISEO ESTRUCTURAL

    GEOTCNICO, INCLUYENDO P E R M A ZY M E 1 1 X

    La presente gua quiere ilustrar algunos procedimientos mnimos que arrojarn datosnecesarios para decidir espesores, procedimientos constructivos, observaciones,

    recomendaciones y en fin varias tareas que concluirn con el evidente mejoramiento delsuelo tratado. Este documento y las actividades descritas en el, pueden sercomplementados dependiendo de la complejidad de cada proyecto y de las necesidadesque se presenten.

    Los datos obtenidos por medio de procedimientos de laboratorio y procedimientos decampo reflejan un comportamiento y cualidades aproximadas del suelo estudiado bajociertas caractersticas; si se quiere obtener datos muy cercanos a la realidad serecomienda realizar los procedimientos de la mejor forma posible, siempre procurandoreproducir el comportamiento real del suelo bajo las condiciones deseadas.

    Los ensayos de laboratorio y otros procedimientos son derivados de las especificacionesy ensayos del Instituto Nacional de Vas de Colombia INVIAS, adems de otrasentidades reconocidas; dichos ensayos han sido aceptados y avalados en muchosproyectos donde se involucra el suelo y los datos que reflejan su comportamiento.

    NOTA 1: Se har claridad en cuanto a procedimientos de campo y procedimientosde laboratorio, puesto que ambos arrojan datos que pueden corroborarseunos a otros o complementarse.

    1. PROCEDIM IENTOS DE CAMPO

    Hace referencia a los procedimientos o actividades que se desarrollan en el sitio directodonde se pretende adelantar trabajos de estabilizacin con el multienzimtico P e r m aZ y m e 1 1 X . Dichos trabajos se refieren a:

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    INSPECCIN DEL TERRENO Y RECONOCIMIENTO DE MATERIALES ALTERNATIVAS DE DRENAJES SUPERFICIALES Y SUB-SUPERFICIALES ENSAYOS PRELIMINARES IN SITU

    1.1 INSPECCIN DEL TERRENO Y RECONOCIM IENTO DE MATERIALES

    Actividad que realizan personas en capacidad de reconocer el tipo de terreno, calidades,limitaciones, si es necesario combinar suelos (estabilizacin preliminar suelo suelo),ensayos adicionales a los de este documento, y en general todos los aspectosconcernientes a la obtencin de datos, diseo, construccin y puesta en funcionamientode las obras que se quieren realizar.

    Determinacin de las cargas de uso del suelo en la puesta enfuncionamiento

    Es importante realizar conteos de todo vehculo que pueda influir en la fatiga delsuelo estabilizado. Segn el captulo 3 del MANUAL DE DISEO DE PAVIMENTOS

    ASFLTICOS EN VAS CON MEDIOS Y ALTOS VOLMENES DE TRNSITO delINVIAS, y/o el captulo 2 de INGENIERA DE PAVIMENTOS PARA CARRETERASde Alfonso Montejo Fonseca, se debe realizar un conteo y clasificacin devehculos segn los modelos establecidos en los textos mencionadosanteriormente. Puede usarse otra referencia u otros mtodos para hallar losdatos que reflejen las cargas a las cuales son sometidos los suelos a trabajar.

    La determinacin de cargas estandarizadas y su correcta aplicacin para larecreacin de esfuerzos aplicados al suelo y su respuesta, es fundamental si sepiensa en realizar un trabajo ajustado a la realidad.

    Periodo de servicio y frecuencia de sondeos o m uestrasEn cuanto al periodo de servicio, es de gran ayuda saber cunto va a ser el lapsode tiempo en el cual la estructura se someter a los esfuerzos previstos y de estaforma prevenir fatigas tempranas de lo construido.

    La frecuencia de la toma de muestras deber ser mnimo 1 sondeo cada 500metros lineales (ml) en su defecto cada 3000 metros cuadrados (m2). Cadasondeo o apique deber satisfacer la condicin de arrojar la informacin mnimanecesaria e individual para tomar decisiones en el diseo y fijar una buenadescripcin que encamine de forma real el conocimiento del suelo a trabajar.

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    1.2 ALTERNATIVAS DE DRENAJES SUPERFICIALES Y SUB-SUPERFICIALES

    En la exploracin del terreno para definir drenajes en el subsuelo y en la superficie y

    para reconocer materiales, es de gran ayuda apoyarse en todos los documentosposibles. Esto quiere decir que si se cuenta con fotografas areas, planos geolgicos,estudios previos, imgenes satelitales, imgenes de radar, y en fin todo el compendiode informacin, se deber usar para mejorar la calidad de la informacin levantada encampo.

    En el campo se deber observar como es el flujo del agua superficial y proponer lasmejores alternativas de captacin y conduccin, procurando interrumpir lo menosposible el curso natural de las aguas. El correcto encausamiento de las aguassuperficiales supone no solo revestir el recorrido natural de las mismas, tambin se debepensar en lesionar lo menos posible la estructura de suelo a construir por causa del

    paso y caudal de los drenajes superficiales.

    Los filtros en todas sus alternativas suponen un buen manejo y encausamiento de lasaguas subterrneas; en este caso se debe tener cuidado de localizar y captar totalmenteestas aguas ya que muchos proyectos han incurrido en gastos imprevistos por causa dela no deteccin temprana de las aguas subterrneas. No solo la captacin del aguasubterrnea influye en el xito de las obras de drenaje, tambin la buena conduccin dela misma y la entrega exitosa fuera del rea de influencia nociva para la estructura desuelo, hacen parte importante del manejo exitoso de estas aguas.

    Es posible encontrar sitios donde resulte conveniente desviar del rea original delproyecto por muchos factores; entre ellos el econmico, el estructural y el hidrulico.

    1.3 ENSAYOS PRELIM INARES IN SITU

    En este apartado solamente se tendrn en cuenta los procedimientos mnimos paraobtener informacin directamente del terreno e inmediatamente se tiene contacto con elmismo.

    Como ya se ha mencionado en el numeral 1.1 del presente documento, la frecuencia dela toma de muestras deber ser mnimo 1 sondeo cada 500 ml en su defecto cada

    3000 metros cuadrados m2. En concordancia con lo anterior la profundidad adecuadahasta la cual se deber llegar al realizar un apique o sondeo deber ser de 0,50 m a1,80 m, o ms si se considera conveniente, medidos desde el nivel del terreno natural.La profundidad de los sondeos tendr en cuenta la complejidad e importancia de cadaproyecto, las cargas y esfuerzos que deber soportar la estructura durante toda su vidatil o proyectada.

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    Los diferentes materiales o tipos de suelo que se encuentren en cada sondeo debernser extrados y almacenados por separado, al igual que registrados en un formato

    adecuado, con todas las caractersticas que se puedan mencionar a simple vista. Laprofundidad de cada capa, el espesor, si se encuentra nivel fretico y en fin todas lascaractersticas que puedan ser descritas. La muestra recogida en peso o volumendeber ser suficiente para realizar todos los ensayos en campo y laboratorio necesarios.

    Resulta conveniente apoyarse en las siguientes normas de ensayo del INVIAS eICONTEC:

    Investigacin de suelos y rocas para propsitos de Ingeniera (I.N.V. E 101) Descripcin e identificacin de suelos (procedimiento visual y manual) (I.N.V. E 102) Conservacin y transporte de muestras de suelos (I.N.V. E 103)

    Procedimientos para la preparacin de muestras de suelos por cuarteo (I.N.V. E 104) Muestreo de materiales para construccin de carreteras (I.N.V. E 201) Reduccin del tamao de las muestras transportadas (I.N.V. E 202) Perfil estratigrfico y clasificacin de suelos (N.T.C. 1504)

    NOTA 2: Puede haber complemento para las anteriores normas y su aplicacindeber concordar con procedimientos avalados, estandarizados y de fcilreproduccin por cualquier entidad o persona.

    Hay datos de resistencia o soporte del suelo que pueden ser obtenidos directamente enel terreno mediante Relacin de soporte del suelo en el terreno (CBR "IN SITU") (I.N.V. E 169),aunque existe la correlacin usando el Mtodo del Cono Dinmico.

    No es comn realizar la comprobacin del peso unitario seco del suelo en el terrenoprevio diseo de la estructura del suelo, pero resultara interesante conocer cul es estevalor por medio de uno de los siguientes procedimientos:

    Peso unitario del suelo en el terreno mtodo del cono de arena (I.N.V. E 161) Peso unitario del suelo en el terreno mtodo del baln de caucho (I.N.V. E 162) Peso unitario del suelo en el terreno mtodo del cilindro penetrante (I.N.V. E 163) Peso unitario del suelo y del suelo-agregado en el terreno mediante mtodos nucleares

    (profundidad reducida) (I.N.V. E 164)

    En el caso de querer construir pavimento flexible afirmado, la determinacin dedeflexiones y deformaciones en las diferentes capas que conforma la estructura puedeser tomada de Medida de la deflexin y determinacin del radio de curvatura de un pavimentoflexible empleando la Viga Benkelman (I.N.V. E 795). Tambin existen otros procedimientosalternativos.

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    En algunas ocasiones resulta de gran ayuda saber cul es la humedad aproximada delos suelos, en forma inmediata sin tener que acudir al mtodo del laboratorio, por locual se propone Determinacin de la humedad en suelos mediante un probador con carburo de calcio

    (I.N.V. E 150).

    NOTA 3: La ubicacin de estos ensayos en el terreno es responsabilidad delIngeniero o la persona encargada de realizar la toma de muestras y deberreflejar en buena forma la realidad del mismo. El deber decidir en questrato o capa se harn los procedimientos y cuales sern convenientes.

    Existen ms procedimientos en campo que pueden confirmar datos ocomplementarlos y pueden ser usados siempre y cuando estn avalados,estandarizados y de fcil reproduccin por cualquier entidad o persona.

    Los ensayos descritos anteriormente son opcionales y dependen de lacomplejidad de las obras, adems de la disposicin econmica asignada.Lo que resulta importante en este apartado es que se deben extraer lasmuestras de suelo representativas del mismo y que permitan formar unconcepto mnimo real del suelo estudiado.

    2. COMBINACIONES DE MATERIALES

    Siempre y cuando exista inconvenientes de materiales IN SITU para realizar la

    estabilizacin con el multienzimtico o se requiera combinar materiales por diferentesmotivos se deber encontrar la combinacin ms adecuada contando con lo siguiente:

    La combinacin de materiales en lo posible deber cumplir con lasconsideraciones de granulometra (18% a 30% de finos pasa 200) e ndice deplasticidad (6% a 20%) que requiere P e r m a Z ym e 1 1 X .

    Acercarse lo ms posible a la especificacin INVIAS Articulo 330. Base granular,puesto que este es el suelo que mejor responde a las exigencias de cargasaplicadas y es el que se acerca ms a un suelo ideal para trabajar en vas.

    Balancear el aspecto econmico con la conveniencia y ganancia de propiedadesdel suelo para lograr un mnimo de caractersticas adecuadas a las necesidades

    del proyecto. Deber existir un enriquecimiento adecuado de las propiedades y caractersticas

    de la combinacin de suelos. El mtodo de diseo para la combinacin de suelos deber ser adecuado a las

    necesidades del proyecto, de fcil entendimiento, reproduccin y lo msimportante que se pueda llevar a cabo en el terreno de forma sencilla.

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    Los porcentajes calculados en el diseo y comprobados en laboratorio deben serde fcil reproduccin en el terreno. Los costos de los materiales para la mezcladebern ser tenidos en cuenta para el anlisis y toma de decisiones.

    La combinacin de materiales elegida deber soportar de la mejor forma lascargas y los esfuerzos en la obra. El fin de esta combinacin es mejorar laspropiedades del suelo y enriquecer su respuesta frente a las diferentesexigencias.

    NOTA 4: La mayor parte de los suelos no requiere ser combinada ni mejorada,puesto que cumple las solicitudes de granulometra e ndice de plasticidadque exigeP e r m a Z y m e 1 1 X .

    3. PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIO

    En el laboratorio se practican procedimientos que facilitan el reconocimiento del suelo ypor medio de ellos se obtienen datos importantes que muestran el comportamiento delmismo bajo unas condiciones de carga y esfuerzos.

    3.1 CLASIFICACIN, PESO UNITARIO SECO Y HUMEDAD

    Los procedimientos que sirven para conocer la clasificacin del suelo son los siguientes:

    Para determinar la granulometra o gradacin del suelo se puede emplearPreparacin en seco de muestras de suelo para anlisis granulomtrico y determinacin de lasconstantes fsicas (I.N.V. E 106) y Anlisis granulomtrico de suelos por tamizado (I.N.V. E 123). Pueden usarse 3,0 kg de material en este caso. Si dentro del suelo existenpartculas superiores a 1,5 se debern usar 5,0 kg.

    Para determinar el ndice de Plasticidad en la muestra de suelo se puede emplearDeterminacin del limite liquido de los suelos (I.N.V. E 125) y Limite plstico e ndice deplasticidad (I.N.V. E 126). Puede usarse 130 gr de material en este caso.

    Para verificar la humedad de una muestra de suelo se puede usar Determinacin enlaboratorio del contenido de agua (humedad) de suelo, roca y mezclas de suelo-agregado (I.N.V. E

    122). Puede usarse 500 gr de material.

    Para determinar el peso unitario seco y la humedad ptima del suelo con el que setrabajar, se puede trabajar con:

    Suelos finos (arcillas, arenas finas, poca presencia de gravas) con Relaciones depeso unitario-humedad en los suelos equipo normal (I.N.V. E 141). Puede usarse mnimo15,0 kg de suelo.

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    Suelos son presencia de gravas o considerados no finos con Relaciones de pesounitario-humedad en los suelos equipo modificado (I.N.V. E 142). Puede usarse mnimo15,0 kg de suelo.

    La razn por la cual se hace la diferencia entre Proctor Estndar y Proctor Modificado esla facilidad de reproduccin en el terreno con los diferentes suelos y la facilidad de llegara los valores de densidades en el momento constructivo.

    NOTA 5: Para el caso de los ensayos anteriores no es necesario mezclar P e r m aZ y m e 1 1 X con el suelo. Solamente se debe tener en cuenta lasrecomendaciones propias de los ensayos.

    3.2 PREPARACIN DEL SUELO APLICANDO P E R M A Z Y M E 1 1 X Tomando en cuenta que a estas alturas ya se tienen datos certeros de la humedadnatural del suelo, del peso unitario seco ideal y humedad ptima, es posible obtenermatemtica y prcticamente la cantidad de agua necesaria que se debe adicionar a lamuestra de suelo para llegar a la humedad ptima.

    Se debe tener claridad de cuanto es la cantidad de material necesario X, en volumen,para ejecutar la totalidad de pruebas donde se deba mezclar P e r m a Z y m e 1 1 X . Estacantidad de material se divide en 30 para saber cuanto P e r m a Z y m e 1 1 X en litros, sedebe aplicar en el suelo, de la siguiente forma:

    Como la cantidad de agua que se debe aplicar al suelo es proporcional al mismo si sequiere llegar a la humedad ptima, hemos hallado la siguiente expresin para adicionarla cantidad de agua necesaria:

    , donde

    V Volumen de agua que se debe adicionar por cada m3 de suelo, en m3 Peso especfico seco del suelo, segn el ensayo de Proctor, en ton/m3o Humedad ptima del suelo, segn el ensayo de Proctor, en %n Humedad natural del suelo, en %

    La cantidad de agua final que se debe adicionar al volumen de suelo, es: V multiplicadapor el nmero de m3 del suelo.

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    NOTA 6: La cantidad deP e r m a Z y m e 1 1 X que se debe usar es proporcional a lacantidad de suelo y no a la cantidad de agua, de la siguiente forma: 1galn americano deP e r m a Z y m e 1 1 X para 120 m3 125 m3 de suelocompacto 1 litro deP e r m a Z y m e 1 1 X para 30 m3 33 m3 de suelocompacto.

    La cantidad de agua que se adiciona es la necesaria para llegar a lahumedad ptima del suelo. P e r m a Z y m e 1 1 X debe ser adicionadopreviamente al agua puesto que es su medio de aplicacin.

    El suelo deber estar totalmente disgregado y suelto, sin presencia de grumos parapoder aplicar la mezcla de agua + P e r m a Z y m e 1 1 X . Luego de mezclar la cantidad desuelo necesaria + agua + P e r m a Z y m e 1 1 X , se deber garantizar la homogeneidad engranulometra y humedad en toda la extensin de la masa.

    Luego de lo anterior se puede proceder con los ensayos de laboratorio donde seinvolucrar P e r m a Z y m e 1 1 X para evidenciar las bondades del multienzimtico.Si se requiere, la muestra de suelo ser curada durante un mnimo de 72 horas atemperatura ambiente y protegida del sol, lluvia, humedad, calor excesivo o cualquierfactor que la altere. Si es posible, el tiempo de curado se incrementar a 120 horas (5das) antes de someterla a cualquier ensayo de resistencia para permitir maximizar laresistencia de enlace en la muestra.

    NOTA 7: Adicional a lo anterior, y debido a la experiencia en los diferentes ensayosde laboratorio donde se ha involucradoP e r m a Z y m e 1 1 X, presentamosla siguiente dosificacin del multienzimtico, para simplificar suprocedimiento; aunque se aplicara masP e r m a Z y m e 1 1 X del necesariosi se calculara segn las frmulas matemticas expresadas en estenumeral, confiamos que con estas cantidades se previenen algunos erroresde manipulacin en laboratorio.

    Por cada30 ,0 kg de suelo que se deba mezclar con el multienzimtico, sedebe adicionar1,0 c .c . (ml) deP e r m a Z y m e 1 1 X diluido en40 0,0 c .c .(ml) de agua, como mnimo. Si se necesita ms agua, esta solo se deber

    adicionar y mezclar procurando que toda la masa de suelo quedehomognea. Si la cantidad de suelo es mayor o menor a 30 kg, se realizala mezcla de P e r m a Z y m e 1 1 X proporcional a la necesidad, tomandocomo referencia los valores mencionados anteriormente. Si el suelo seencuentra muy cerca de la humedad ptima antes de adicionar la mezclade P e r m a Z y m e 1 1 X + agua y se considera que dicha mezcla

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    sobrepasar la humedad ptima, el suelo deber ser secado en horno,dejado enfriar y luego se adiciona la mezcla de agua + Perma Zymeproporcional necesaria, esta debe hacerse con agua limpia hasta alcanzar

    la humedad ptima.

    3.3 CAPACIDAD O NDICE DE RESISTENCIA DEL SUELO

    Para este caso en el cual se debe adicionar P e r m a Z y m e 1 1 X , se debe proceder comose indica en Relacin de soporte del suelo en el laboratorio (CBR de laboratorio) (I.N.V. E 148),hasta la elaboracin de los especmenes; luego estos se dejan en curado como se haindicado en el numeral anterior. Como el ensayo CBR puede hacerse con una mezclasumergida o no sumergida, se recomienda usar el segundo mtodo para mayorveracidad de los resultados. Puede usarse mnimo 30,0 kg de suelo.

    Se debe recordar que:

    Con la mezcla de material ms P e r m a Z y m e 1 1 X , se elaboran las probetas deensayo de acuerdo a la norma de ensayo de CBR.

    Despus de elaborar las probetas necesarias, aplique en cada una de ellas laprecarga durante setenta y dos (72) horas para su curado, colocndolas en unlugar fresco donde no se alteren las condiciones de humedad de las muestras,luego proceda a saturar las probetas en agua durante veinticuatro (24) horassegn las normas de ensayo de CBR.

    Contine con el procedimiento normal de ensayo de CBR. Como P e r m a Z y m e1 1 X es un producto multienzimtico se debe tener en cuenta que por lo menos,los primeros 5 milmetros de material se reactivan con el agua. Por lo tantorecomendamos penetrar el pistn de carga esta profundidad antes de empezar atomar las lecturas.

    FALLO DE PROBETAS

    Adems del anterior procedimiento tambin se puede implementar el fallo de probetascilndricas tomando como mnimo 3 cilindros de suelo para obtener un promedioaceptable. Se deber tomar como base la geometra de las probetas observada en

    Resistencia a la compresin de cilindros preparados de suelo cemento (I.N.V. E - 809), mtodo A

    mtodo B; esta vez se adiciona al suelo P e r m a Z y m e 1 1 X , y se sigue el procedimientoobservado en el numeral 3.2 del presente documento, para la preparacin del sueloantes de formar las probetas con la misma energa aplicada segn el procedimiento delensayo de Proctor Estndar o Proctor Modificado, segn el caso. Inmediatamente sedesmoldan las probetas y se dejan en curado como ya se ha indicado. Luego decumplido el periodo de curado se procede al fallo de las probetas segn se menciona en

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  • 8/6/2019 Gui a Lab Oratorio

    13/13

    GUA PARA ENSAYOS DE LABORATORIO Y TRABAJO DE CAMPO P ARA LACARACTERIZACIN DE UN SUELO, PREVIO AL DISEO ESTRUCTURAL GEOTCNICO,

    INCLUYENDO PERMA ZYME 11X VERSIN 03 / SEPTIEMBRE 2008

    Calle 98 No. 14 - 17 Oficina 401 Telfono 6183388 Fax 6183311.Bogot D.C.www.secsasa.com. e-mail:[email protected]

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    Resistencia a la compresin de cilindros preparados de suelo cemento (I.N.V. E - 809). Puede usarsemnimo 20,0 kg de suelo.

    3.4 OTROS ENSAYOS DE LABOR ATORIO

    Si se considera necesario pueden practicarse los siguientes ensayos de laboratorio paracomplementar la informacin:

    Permeabilidad de suelos con Permeabilidad de suelos granulares (cabeza constante)(I.N.V. E 130), con 5,0 kg de suelo + P e r m a Z ym e 1 1 X .

    Suelos expansivos con Determinacin de suelos expansivos (I.N.V. E 132), con 2,0 kgde suelo + P e r m a Z y m e 1 1 X .

    Mdulo resiliente para sub-rasante Modulo resiliente de suelos de sub-rasante (I.N.V. E 156), con 10,0 kg de suelo + Pe rma Z yme 11X .

    Mdulo resiliente para suelos y agregados Determinacin del mdulo resiliente de suelosy agregados (AASHTO TP46-94), con 10,0 kg de suelo + Pe rma Z yme 11X .

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