Copa Casagrande vs. Cono Inglés PDF

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Investigación “Copa Casagrande & Cono Inglés (Penetrómetro)”Objetivo de la práctica: Estas pruebas permiten determinar el límite líquido de los materiales que pasan por la malla N°40. Además de hacer una comparativa entre los dos métodos que son el uso de la copa Casagrande y el cono inglés....

Description

Universidad de Guadalajara | CUCEI | Laboratorio de Suelos I | Duarte Castellanos Magdalena | 214564241 | 3-Dic-2020

Investigación “Copa Casagrande & Cono Inglés (Penetrómetro)” Objetivo de la práctica: Estas pruebas permiten determinar el límite líquido de los materiales que pasan por la malla N°40. Además de hacer una comparativa entre los dos métodos que son el uso de la copa Casagrande y el cono inglés. Materiales y equipo: • • • • • • • • • • • • • • •

Charola Malla n°40 Vaso de aluminio Agua destilada Varilla Plástico Copa Casagrande Ranurador plano Cápsula de porcelana Espátulas Regla Vernier Flanera de Vidrio Báscula Horno Cono inglés

Preparación de la muestra: La preparación de la muestra para estas pruebas está basada en la Norma ASTM D421. • La muestra del suelo se deja secar al aire; se coloca en una charola y deje que le dé el sol y el aire. • Después de dejar de secar el material se disgrega con las manos. • Ya disgregado, se criba por la malla n°40, así que el material debe ser más pequeño que la abertura de esta malla. • Una vez que pase el material por la malla, se obtiene aproximadamente 500 g de ese material. • Coloque esos 500 g en un vaso de aluminio y agregue agua destilada hasta obtener una consistencia plástica. • Mueva con ayuda de una varilla para que la muestra en consistencia plástica esté homogénea. • Se tapa con un plástico y déjelo reposar 24 horas. Nota importante de la Norma: “Los límites líquido y plástico de muchos suelos que han sido secados antes de la prueba pueden ser considerablemente diferentes de los valores que se obtienen cuando el suelo no es secado antes de la prueba.” Por eso es importante que hagamos la prueba dependiendo de para qué queremos esos valores, si queremos representar el suelo

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tal cual como estaba en humedad natural, no hay que secarlo antes.

La muestra ya está lista para la realización de la prueba.

Desarrollo de la práctica: COPA CASAGRANDE ➔ Calibración del Equipo: Para calibrar el equipo se tiene que asegurar que la altura de caída de la copa sea de 1 cm, para esto se puede usar el mango ranurador que justamente tiene una altura de 1 cm, se introduce; el mango y la parte inferior de la copa se tienen que tocar. En el caso de que no se toquen se debe de ajustar los tornillos hasta que logre una altura de caída de 1 cm. ➔ Realización de la prueba: 1. La muestra que se dejó reposar por 24 horas se pasa a una cápsula de porcelana y se mueve nuevamente para que todo el suelo quede homogéneo. 2. Con un ayuda de una espátula se pasa la muestra homogénea a la copa de Casagrande, es importante que cuide que no queden burbujas de aire. Además de que el material se extiende del centro hacia los lados 3. Ya que tiene listo el suelo en la copa de Casagrande, se usa un ranurador plano (es importante que al tomar el ranurador la parte biselada quede hacia frente) y se coloca en la parte superior de la copa y se desliza hacia abajo de manera que se forme una ranura. 4. Se define que el límite líquido es cuando la ranura se cierra una longitud de 13mm a 25 golpes, esto significa que cuando comienza la prueba se gira la manivela a dos golpes por segundo. Pero antes de empezar se tiene listo el vernier abierto a 13mm y se observe justamente la abertura de esa medición. 5. Se activa la Copa de Casagrande, se va contando el número de golpes y una vez que se cerró a 13 mm se para la copa de Casagrande y se anota el dato de no. de Golpes en la tabla de cálculos. 6. Ya que el dato de no. de Golpes esté anotado, se toma un poco del suelo que está en la copa y se calcula la humedad poniendo esa porción de suelo tomado en una flanera

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la cual se pesó previamente, se coloca en el horno y un día después obtenemos el peso. 7. Regrese el suelo que está en la copa al vaso de aluminio, mezcle de nuevo hasta que esté homogéneo y le agrega un poco más de agua destilada, mueva para que el suelo quede homogéneo. 8. Se repite el proceso del paso 2 al 7. Se debe de tomar de 4 a 5 determinaciones entre 6 y 35 golpes.

Calibración de la Copa de Casagrande.

Colocación de la muestra en la copa de Casagrande.

Cálculo de la humedad.

Realización de la prueba.

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CONO INGLÉS ➔ Realización de la prueba: 1. Se coloca la muestra en el recipiente que es parte del equipo del cono inglés y se enrasa hasta llegar a la altura del recipiente. 2. En seguida se ajusta el cono inglés; es importante que las dos puntas del equipo estén en contacto. 3. Ya ajustadas las puntas, se mueve la flecha de la medición en cero. 4. Se coloca el recipiente de la muestra justo debajo de la punta de manera que ésta esté rozando el material 5. Se ajusta el temporizador a 5 segundos. 6. Se activa el cono y éste va a penetrar la muestra por 5 segundos, se escuchará un click que nos indica que debemos tomar la lectura de la penetración. 7. La lectura de medición se anota en la tabla de los cálculos. 8. Ya que el dato está anotado, se toma un poco del suelo que está en el recipiente y se realiza la prueba del cálculo de humedad. 9. Regrese el suelo que está en la copa al vaso de aluminio, mezclamos de nuevo hasta que esté homogéneo y agregue un poco más de agua destilada, mueva con la ayuda de una espátula para que el suelo quede homogéneo. 10. Se repite el proceso del paso 4 al 9 por 4 o 5 determinaciones. Cuando la penetración sea de 20 mm, la humedad corresponde al Límite Líquido.

Cono Inglés

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Realización de la prueba.

Cálculos: Para fines ilustrativos se presentan tablas con datos ficticios de una misma muestra para ambas pruebas y así explicar el cálculo del Límite Plástico. Con los datos presentados se obtiene el contenido de humedad mediante la siguiente fórmula:

𝑤ሺ%ሻ = Límite Líquido

No. de flanera CA-1 CA-2 CA-3 CA-4

w flanera (g) 125 121.46 125 130.9

𝑤𝑤 × 100 𝑤𝑠 COPA DE CASAGRANDE

w flanera + w flanera + muestra muestra húmeda (g) seca (g) 179.63 143.41 180.59 157.43

155 133.45 155 145.15

No. de Golpes

w (%)

33 31 26 22

82.1 83.07 85.3 86.18

Con las columnas de No. de Golpes y w (%) realizamos una gráfica semilogarítmica (curva de fluidez) y obtenemos la ecuación de ajuste para poder calcular el Límite Líquido:

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Recordemos que el Límite líquido en la prueba de Copa de Casagrande se da cuando el número de golpes es de 25, sustituimos este valor en la ecuación de ajuste: 𝑦 = −0.378𝑥 + 94.746 𝑦ሺ25ሻ = −0.378ሺ25ሻ + 94.746 = 85.30% 𝑳𝑳 = 𝟖𝟓. 𝟑𝟎% Límite Líquido

No. de flanera C-1 C-2 C-3 C-4

w flanera (g) 117.67 120.71 137.95 127.07

CONO INGLÉS

w flanera + w flanera + Penetración muestra muestra (mm) húmeda (g) seca (g) 128.72 135.1 151.12 137.32

123.67 128.41 144.83 132.55

18.7 20.3 23.1 20.7

w (%) 84.16 86.88 91.42 87.04

Realizamos la curva de fluidez con las columnas de penetración y w (%) Como sabemos, el Límite Líquido para la prueba de Cono Inglés es cuando la penetración es de 20 mm, a continuación, el cálculo: 𝑦 = 1.6468𝑥 + 53.287 𝑦ሺ20ሻ = 1.6468ሺ20ሻ + 53.287 = 86.02 𝑳𝑳 = 𝟖𝟔. 𝟎𝟐%

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Los resultados en ambas pruebas son consistentes. Tabla comparativa Prueba

Materiales y equipo

Realización de la muestra

Cálculos

COPA DE CASAGRANDE

CONO INGLÉS La mayoría de los La cantidad de materiales materiales ya forman para esta prueba es mayor, parte del Cono Inglés además que el equipo se como el recipiente y el debe de calibrar temporizador Se debe primero de calibrar y el operador del No necesita realmente equipo prácticamente una calibración, solo un también debe de estar ajuste. Considero que el calibrado y tener mucha tiempo de realización es habilidad para usarlo, en menor y sólo se necesita esta prueba considero que un operador del equipo. se debe de hacer entre dos En ambas pruebas hay personas; una que cuente pasos iguales: obtención el no. de golpes y otra que del porcentaje de esté al pendiente de la humedad. abertura. Los cálculos en ambas Los cálculos en ambas pruebas se obtienen de la pruebas se obtienen de misma forma. La precisión la misma forma. La del resultado dependerá precisión del resultado de la ejecución de la dependerá de la prueba. ejecución de la prueba.

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Ventaja

Desventaja

Considero que una ventaja de este equipo es que es como más didáctico. Es muy difícil de usar y no es muy práctico. Considero que hay más factores de fallos como la medición incorrecta de los 13 mm o el uso incorrecto del ranurador. Debe de ser mucho más tardado.

El equipo prácticamente trabaja solo y es muy rápido. De uso fácil.

Me imagino que el precio de este equipo es mucho más elevado.

Conclusiones: Definitivamente me quedo con el Cono Inglés, es mucho más sencillo de usarlo. Creo que me dolería la cabeza usar la copa de Casagrande o tendría que usarlo varias veces para aprender a usarlo correctamente, así que el Cono Inglés es mucho más eficiente. En cuestión de exactitud, considero que posiblemente los dos estén al mismo nivel sólo sí se usan de manera correcta pero como ya lo mencioné es más complicada la copa entonces se requiere de una ejecución casi que impecable o al menos que se esté usando una Copa de Casagrande motorizada, ya estaríamos hablando de un equipo más práctico, pero aún así prefiero el Cono. Referencias: • https://www.youtube.com/watch?v=qsbA-fVbx_s • https://www.youtube.com/watch?v=n-4jqW4KjVU...