LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

El laboratorio de mecánica de suelos o de geotecnia es un área acondicionada para el estudio de las propiedades físicas y mecánicas del suelo, con maquinaria y equipo especializado para el ensaye y prueba de los materiales.

Este tipo de laboratorio cuenta con áreas amplias para la colocación de maquinaria y equipo especializado, además de zonas libres para la maniobra y almacenaje. En ocasiones se cuenta con cuartos en los que se controla la temperatura, la humedad o la iluminación para la realización de ciertas pruebas.

En la industria de la construcción es necesario contar con un laboratorio de mecánica de suelos y otros complementarios (laboratorio de concreto, laboratorio de rocas, laboratorio de asfalto, laboratorio de acero, por mencionar algunos) para poder conocer las características de los materiales existentes en el lugar así como de aquellos materiales que se obtienen en bancos de materiales o industrias especializadas. Conocer las propiedades de los materiales permite realizar proyectos de ingeniería con la certeza de que tendrán las propiedades adecuadas para la construcción, y en caso de que los materiales no tengan la calidad adecuada, proyectar estabilizaciones, refuerzos o estructuras que permitan sustentar la obra.

Los laboratorios de geotecnia normalmente están instalados de forma fija en espacios adecuados para el almacenaje, la maniobra y el alojamiento de los equipos, sin embargo, también existen laboratorios instalados en obra (semifijos) y laboratorios móviles. Un laboratorio de geotecnia móvil puede ser instalado dentro de un contenedor o en un camper, y en este se traslada el equipo básico para el control de calidad “in situ”. Este tipo de laboratorio comúnmente se emplea en las supervisiones de carreteras.

En el laboratorio se realizan ensayes y pruebas específicas de calidad y resistencia de diferentes tipos de suelo. Usualmente, del suelo ensayado se determinan las características físicas y mecánicas como pueden ser el contenido de agua, porosidad, relación de vacíos, granulometría, resistencia al corte, permeabilidad, compresibilidad, etc.

Algunos ensayos del suelo no requieren de maquinaria o equipos sofisticados. El equipo para la determinación de las propiedades físicas del suelo consta normalmente de horno de convección, balanzas, termómetros, espátulas, cápsulas, calibradores y copa de Casagrande. Sin embargo, existen pruebas más complejas en las que se requiere equipos pesados como la máquina de desgaste de Los Ángeles, prensas mecánicas o digitales hasta marcos metálicos para pruebas industriales de gran magnitud.

Las pruebas más comunes que se realizan en un laboratorio de mecánica de suelos son las siguientes:

• Clasificación SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos)
• Límites de consistencia (Líquido, Plástico y de Contracción)
• Contenido de agua
• Peso específico
• Granulometría
• Coeficientes de variación volumétrica
• Grado de compactación

Adicionalmente, en las terracerías y pavimentos se realizan pruebas en los agregados pétreos como:

• Densidades relativas y absorción
• Compactación AASHTO
• Compactación Porter
• Valor relativo de soporte
• Equivalente de Arena
• Forma de partícula
• Desgaste de los Ángeles

Para determinar las características mecánicas y de resistencia del suelo se realizan otros ensayos como los mencionados a continuación:
• Pruebas triaxiales (en diferentes condiciones de carga, consolidación y drenaje)
• Consolidación
• Permeabilidad
• Compresibilidad
• Módulo de resiliencia
Adicionalmente, este tipo de laboratorio puede realizar también pruebas en rocas, como las que se enuncian a continuación:

• Pruebas de resistencia a la compresión
• Intemperismo acelerado
• Partículas trituradas
• Pruebas triaxiales en fragmentos pequeños de roca
En el área de las vías terrestres, existen otras pruebas de laboratorio que son importantes, en las cuales se evalua y se determinan las características de calidad y resistencia de materiales asfálticos, mezclas asfálticas y concreto. A continuación se describen otros laboratorios asociados con la mecánica de suelos que son necesarios para el control de calidad de carreteras y vías terrestres.

LABORATORIO DE ASFALTO Y MEZCLAS ASFÁLTICAS

En este laboratorio se ensayan muestras asfálticas solas o mezcladas con los agregados pétreos para la construcción de carreteras. En este tipo de laboratorio se cuenta con equipo especializado para el tratamiento y manipulación de mezclas asfálticas en caliente. Entre los equipos que conforman este laboratorio se pueden considerar la máquina centrifugadora, la prensa Marshall, los picnómetros, el equipo de reblandecimiento, la copa de Cleveland y el penetrómetro de aguja.

Las pruebas que se realizan en el asfalto solo se enuncian a continuación:
• Punto de inflamación
• Punto de reblandecimiento
• Penetración a 25°c a los 5 seg
• Solubilidad
• Ductilidad
• Viscosidad absoluta
Las pruebas que se realizan en la mezcla asfáltica se listan a continuación:
• Diseño Marshall
• Contenido de asfalto
• Cubrimiento del agregado con asfalto
• Desgaste por abrasión
• Estabilidad por inmersión en agua

LABORATORIO DE CONCRETO

En este laboratorio se ensayan corazones de concreto y muestras cúbicas de concreto hidráulico. Se requiere tener un área destinada para el almacenamiento de las muestras así como una pileta para la inmersión en agua de muestras. Entre los equipos que se encuentran en este laboratorio se encuentran las prensas de compresión, la extractora de corazones de concreto, cortadoras de disco, máquina de flexión.

Las pruebas que se realizan en las muestras de concreto se enuncian a continuación:
• Prueba de revenimiento
• Resistencia a la compresión simple
• Ensayo de Módulo de ruptura