Determinación de la densidad y la humedad “in situ” en suelos: nueva sonda eléctrica según la norma ASTM D7698-11

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desde tiempo inmemorial (o cuanto menos, desde que a alguien se le ocurrió que el Contratista podía no estar compactando un terraplén según se especificaba en el proyecto… ainssss… ¿porqué somos tan desconfiados?), desde hace tiempo, digo, ha sido una preocupación reiterada por parte de los responsables del control de una obra verificar que la densidad “in situ” de un relleno (y de vez en cuando la humedad, pero de eso es una pena que nadie haga mucho caso) es la que debiese, con el fin de evitar asientos o deflexiones en el firme, en la vía del tren o bajo una cimentación.

cosillas que pasan cuando lo de compactar se complica…

en sus tiempos, inventos y procedimientos se ingeniaron varios para medir esa densidad y poder compararla con la de referencia (por lo general, la que se obtiene del ensayo Proctor) tenemos una buena colección: que si obtener una muestra inalterada y determinar la densidad en el laboratorio… que si eso con arenas no vale, así que mejor hacer un agujero geométricamente perfecto para medir el volumen, y pesar la masa del terreno extraído… que si el agujero no era perfecto porque con una zahorra no hay forma, tal vez podríamos llenarlo con mercurio, o con un aceite bien viscoso y calcular así el volumen… que si lo del mercurio es venenoso y lo del aceite me deja la camisa perdida, así que podríamos usar arena en su lugar… que si lo de la arena es el cuento de nunca acabar y para lo que se pagan los ensayos hay que ir más ligero… total, que con el tiempo y una caña, allá por finales de los años 60 del siglo pasado (hace ya más de 50 años… cómo pasa el tiempo) a alguien se le ocurrió que la densidad se podía correlacionar con la pérdida de intensidad de radiación que atraviesa el terreno entre una fuente y un receptor de medida, y de ahí nació el famoso método nuclear… que hasta la fecha ha sido el más ampliamente utilizado.

lo malo del método nuclear… no sé… es que a nadie le hace mucha gracia ir por ahí con una C15 cargada con un cacharro con el que se deben tener muchas precauciones (y es que aquí, con un cerillo podemos liar la de Fukushima, que nos conocemos), y menos llevarla cargada además con doce de moldes para probetas de hormigón, un carretillo, y seis capazos de muestras de tierra… si a ese riesgo le sumamos casos que se presentan cuando un caco despistado se cree que la maletilla amarilla o naranja es la del topógrafo, se la lleva (pasa cada dos o tres años) ya tienes a la guardia civil buscando a un presunto terrorista nuclear… y qué decir de aquella otra vez en la que en una obra el chico que conducía el rodillo no vio el nuclear y pasó por encima… vamos, que con ese invento uno no gana para sustos.

por todas esas cosillas, de un tiempo a esta parte (creo recordar que hará unos quince años que vi el primer aparato rondando por aquí) se ha intentado sin excesivo éxito popularizar la placa dinámica como alternativa, con la cual se puede determinar “in situ” el módulo de deformación dinámico del terreno, a partir del cual establecer un criterio de aceptación o rechazo de la unidad de obra… la lástima es que ahí lo del Proctor y las curvas densidad / humedad no pintan gran cosa… y claro, las especificaciones de los contratos van siempre ligadas (copiar y pegar) a un porcentaje de la densidad seca máxima… aquí tenemos un video de la placa dinámica, por gentileza de CFT & Assoc.

visto el panorama y lo peligroso que puede llegar a ser algún que otro un laborante con un cacharro nuclear (nunca olvido mi primer día de trabajo, Pedro), y para disgusto de los amigos de la energía nuclear y sus derivados, la ASTM ha publicado una norma de referencia que permite estimar, de forma fiable y repetitiva (dicen), el valor de la densidad y humedad “in situ” mediante la media de la impedancia eléctrica del terreno.

ASTM D7698-11

Aviso legal: la ASTM, igual que AENOR, no permite la distribución libre y gratuita de sus normas (mala gente hay en todas partes, ya lo decía mi abuela); la documentación linkada en este post se ubica en la web de HUMBOLDT MFG Co.; su uso y distribución no es por tanto responsabilidad del autor de este blog.

el invento consiste en una sonda de medida que, con cuatro piquetas, una pila de Litio, un par de potenciómetros, cuatro resistencias, y eso sí, un software que nos lo pinta todo de colores, nos permite determinar “in situ” la densidad y la humedad del suelo;

esquema del dispositivo
equipo completo con caja de transporte
  
aquí vemos a nuestro Periquill de turno con el aparato montado

el invento tiene sus ventajas: además de poder ahorrarnos todo el jaleo de legalizar y mantener una instalación nuclear (que no es poco), tiene el pro de que es muy manejable, no requiere de tantas precauciones de uso, y se me ocurren un montón de cosas raras en las que podríamos utilizarla, y en especial en espacios muy reducidos (solo hay que tener un cable lo bastante largo) como trasdoses, apoyos de cimientos… además, con ese aparato no deberíamos tener problemas para cruzar la una aduana (cosa que con un Troxler o un CPN ni te cuento…).

claro que no hay nada del todo perfecto: la relación entre la impedancia, la densidad y la humedad depende de cada tipo de suelo, por lo que para cada material, además de hacer un ensayo de referencia (Proctor) deberemos contrastar cuatro o cinco puntos “in situ”, determinando la densidad y la humedad por un medio convencional (el de la arena, por ejemplo, porque si vamos a acabar llevando un CPN y el nuevo invento, poco hemos ganado), a partir del cual establecer un modelo del suelo, tal cual las siguientes gráficas

 
 

obsérvese que la densidad se relaciona directamente con la impedancia, mientras que la humedad debe estimarse en función de la relación C/R (capacitancia / resistividad).

la firma americana HUMBOLDT MFG Co comercializa ya un aparatillo que cumple con las especificaciones de la ASTM D7698-11, y que para más molón, lleva incorporado un GPS y todo; amablemente, HUMBOLDT tiene colgado un vídeo en Youtube en el que nos aparece no solo el procedimiento de ensayo, si no que muestra también una comparativa con el método de la arena y el nuclear (off the record… he visto analistas que van un poco más ligeritos haciendo medidas con el nuclear, hay que reconocerlo, aunque ninguno supera a Periquill… todo sea dicho)

para quien, sin tener idea del tema, esté buscando información sobre los procedimientos de medida de la densidad y humedad “in situ”, creo que el siguiente le resultará un video ilustrativo.

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