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MECANICA DE SUELOS INFORME DE LABORATORIO
Alumno: Ramírez Ojeda, Fernando
LABORATORIO DE ENSAYOS DE MATERIALES
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNFACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO
Docente: Msc. ing. Omar coronado zuloetaENSAYO DE COMPACTACION
I. INTRODUCCIÓN
¿En qué tipo de obras se utiliza el Proctor estándar y en que obras el Proctor
Modificado?
La compactación es la densificación de los materiales del suelo por el uso de energía
mecánica. El suelo es compactado mediante la eliminación de aire y el agua de sus poros.
Existe una cierta cantidad de humedad que un suelo puede tener en una unidad de peso,
se obtiene el máximo cuando el suelo se compacta a este estado en el que se conoce
como el máximo de humedad /unidad de peso. Lo máximo de humedad /unidad de peso se
utiliza exclusivamente para determinar el grado de compactación del relleno tierra.
Hay dos pruebas Proctor que se define por la Asociacion Americana de Funcionarios de
Carreteras y Material de America de ensayo estándar. La prueba Proctor estándar (ASTM
D-698, AASHTO T-99, N.T.P. 339-142) y la prueba de Proctor Modificado (ASTM D-1557 y
AASHTO T-180). El uso de la Proctor Estandar o Proctor Modificado debe ser utilizado en
la discreción del ingeniero profesional.
La prueba Proctor estándar es generalmente cuando se requiere el mínimo de subgrado de
compactación, tales como los estacionamientos pequeños, y la construcción de estructuras
y mientras que el Proctor Modificado se utiliza generalmente para rellenos que apoyaran
grandes cargas, tales como carreteras, pistas de aeropuertos y plataformas de hormigón.
II. MARCO TEORICO
Norma ASTM D698 -78Método de Ensayo Estándar
Estos métodos de compactación en el laboratorio determinan la relación entre el contenido
de humedad y la densidad de suelos y mezclas de suelo-agregado (Nota 1) cuando se
compactan en un molde de dimensiones establecidas con un martillo de 2.49 kg (5.5 lb)
soltado de una altura de 305 mm (12 pulg) (Nota 2). Cuatro procedimientos alternativos
son presentados a continuación:
Método A.- Un molde de 101.6 mm (4 pulg); material que pasa la
malla N° 4 (4.75 mm).
Método B.- Un molde de 152.4 mm (6 pulg); material que pasa la
malla N° 4 (4.75 mm).
Método C.- Un molde de 152.4 mm (6 pulg); material que pasa la
malla de ¾ pulg (19.0 mm).
Método D.- Un molde de 152.4 mm (6 pulg); material que pasa la
malla de ¾ pulg (19.0 mm), corregido por reemplazo del material
retenido en la malla de 3/4 pulg.
NOTA 1.- Los suelos y las mezclas de suelo-agregado deben ser considerados como
suelos naturales de grano fino o grueso o compuesto o mezcla de suelos naturales o
mezclas de suelos naturales y suelos procesados o agregados, tales como: limo, grava o
roca triturada.
NOTA 2.- Estos métodos de ensayo de compactación en el laboratorio, cuando son usados
en suelos y mezclas suelo-agregados los cuales no tienen drenaje libre, en la mayoría de
los casos pueden establecer una relación bien definida entre el contenido óptimo de
humedad y la máxima densidad. Mientras que para suelos y mezclas de suelo-agregados
con drenaje libre, estos métodos en muchos casos no producen una relación bien definida
humedad-densidad, y la máxima densidad obtenida es generalmente menor que la
obtenida por métodos vibratorios.
III. OBJETIVOS
Determinar la relación entre la humedad y el peso específico de los suelos
compactados.
Este ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y su
humedad optima de una muestra de suelo mediante una curva gráfica.
IV. EQUIPOS
Moldes.- Los moldes deberán ser de forma cilíndrica, hechos de metal rígido, de 4
pulgadas y 6 pulgadas. Con un collar ajustable de aproximadamente 50 mm (2pulg) de
altura y una placa metálica de base perforada.
Martillo Manual.- La cara de contacto del espécimen deberá ser circular con un
diámetro de 50.80 ± 0.13 mm (2.000 ± 0.0005 pulg). El martillo deberá ser equipado
con un tubo guía, el cual deberá tener el espacio suficiente para que la caída del
eje y la cabeza no esté restringida. El tubo guía deberá tener cuatro huecos
ventanas a cada extremo (ocho huecos en total) localizados con centros de 19.0 ±
1.6 mm (3/4 ± 1/16 pulg) desde cada extremo y espaciados entre sí a 90 grados. El
diámetro mínimo de cada hueco deberá ser de 9.5 mm (3/8 pulg).
Martillo Mecánico.- El martillo deberá operar mecánicamente de tal manera que
se pueda tener una cubertura uniforme y completa de la superficie del espécimen,
El espaciamiento entre el martillo y la superficie interna del molde en su menor
diámetro deberá tener 2.5 ± 0.8 mm (0.10 ± 0.03 pulg). Cuando se usa un molde de
101.6 mm (4 pulg) la cara de contacto del espécimen deberá ser circular con un
diámetro de 50.80 ± 0.13 mm (2.00 ± 0.005 pulg). Cuando se usa un molde de
152.4 mm (6 pulg) la cara de contacto del espécimen deberá ser de sección circular
con un radio igual a 73.7 ± 0.05 mm (2.90 ± 0.02 pulg). La cara del martillo deberá
operar de tal manera que el vértice del sector sea posicionado en el centro del
espécimen.
Calibración y Ajuste.- El martillo mecánico deberá ser calibrado y ajustado como
sea necesario, antes del uso inicial, cerca del final de cada período durante el cual
el molde fue llenado 1000 veces; antes de volver a ser usado después de cualquier
imprevisto, incluyendo reparaciones, que puedan afectar los resultados del ensayo
en forma significativa; y cuando los resultados son cuestionables. Cada calibración
y ajuste deberá realizarse de acuerdo con los métodos D2168.
Balanza.- Una balanza de por lo menos 20 kg de capacidad con una sensibilidad de
± 1 gr y una balanza de por lo menos 1000 gr de capacidad de una sensibilidad de ± 0.01
gr.
Horno de Secado.- Controlado termostáticamente, preferido herméticamente reforzado,
capaz de mantenerse a una temperatura de 110 ± 5°C (230 + 9°F) para determinar el
contenido de humedad del espécimen compactado.
Enrazador.- Una regla de metal rígido con bordes rectos de cualquier longitud
conveniente, pero por lo menos deberá tener 254 mm (10 pulg). El borde de rasgado
deberá ser recto con una tolerancia de ± 0.13 mm (± 0.005 pulg) y deberá ser biselado si
es más grueso de 3 mm (1/8 pulg).
Mallas.- 3 pulg (75 mm), 3/4 pulg (19 mm) y N° 4 (4.75 mm).
Herramientas de Mezclado.- Diversas herramientas, tales como platillo mezclador,
cuchara, espátula, paleta, etc. o un aparato adecuado para realizar el mezclado integral de
una muestra de suelo con incrementos de agua.
V. PROCEDIMIENTOS
METODO A
Procedimiento de Muestreo
Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta
que se ponga desmenuzable al introducir una espátula. El secado puede hacerse al
aire o en un horno que mantenga una temperatura que no exceda los 60ºC (140ºF).
Tamice una cantidad adecuada de suelo pulverizado sobre el tamiz de 4.75mm
(Nº4). Deseche el material grueso, si alguno es retenido en el tamiz de 4.75mm
(Nº4).
Seleccione una muestra representativa, con una masa aproximada de 3 kg (7 lb)
más del suelo.
Mezcle la muestra seleccionada con agua para humedecerla hasta
aproximadamente 4% por debajo del contenido de humedad óptimo.
Deje la muestra en reposo en un recipiente herméticamente cerrado por un tiempo
mínimo, como lo especifica la tabla Nº1.
Tabla No 1 Tiempo de reposo para muestras húmedas
Forme un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 101.6mm
(4pulg) con collar, en tres capas aproximadamente iguales, para una altura total
compactada de 125 mm (5pulg).
Compacte cada capa con 25 golpes del pisón distribuidos uniformemente.
Dejándolo caer libremente desde una altura de 305 mm sobre la altura del suelo
compacto
Luego de la compactación, remueve el collar de extensión quitando el material
adherido en el collar.
Con cuidado recorte el suelo excedente compacto de la parte superior del molde
usando el borde recto de la regla.
Pese el molde con la muestra de suelo húmedo en kilogramos.
Saque la muestra compactada del molde con la ayuda del dispositivo extractor de
muestras.
Realice un corte vertical por el centro. Tome dos muestras de material de una de
las caras cortadas, pese inmediatamente.
Coloque la muestra en el horno para determinar el contenido de humedad de
acuerdo con la norma AASHTO T 265, registre los resultados.
Desmenuce completamente la porción restante de la muestra moldeada hasta que
se crea que pasa el tamiz de 4.75mm (Nº 4) y júntelo con la porción restante de la
muestra que se ensaya.
Agregue suficiente agua para incrementar el contenido de humedad del suelo de 1
% a 2 % y repita el procedimiento antes indicado para cada incremento de agua.
Continué esta serie de determinaciones hasta que haya una disminución o no
cambien la masa húmeda, W1 por metro cúbico (pie cúbico) del suelo compactado.
METODO B
Procedimiento de Muestreo
Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta
que se ponga desmenuzable al introducir una espátula. El secado puede efectuarse
al aire o en un horno que mantenga una temperatura que no exceda los 60ºC
(140ºF).
Tamice una cantidad adecuada de suelo pulverizado sobre el tamiz de 4.75mm (Nº
4). Deseche el material grueso si alguno es retenido en el tamiz de 4.75mm (Nº 4).
Seleccione una muestra representativa, con una masa aproximada de 7kg (16lb)
más del suelo.
Siga el mismo procedimiento del método A, excepto:
Forme un espécimen compactando el suelo preparado, en el molde de 152.4mm
(6pulg) con collar, en tres capas aproximadamente iguales, para una altura total
compactada de alrededor de 125 mm (5pulg).
Cada capa será compactada con 56 golpes del pisón metálico en 3 capas
distribuidos uniformemente.
METODO C
Procedimiento de Muestreo
Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta
que se ponga desmenuzable al introducir una espátula. El secado puede efectuarse
al aire o en un horno que mantenga una temperatura que no exceda los 60ºC
(140ºF).
Tamice una adecuada cantidad de suelo pulverizado sobre el tamiz de 19.0mm.
Deseche el material grueso si alguno es retenido en el tamiz de 19.0 mm.
Seleccione una muestra representativa, con una masa aproximada de 5kg o mas
del suelo.
Mezcle la muestra seleccionada con agua para humedecerla hasta
aproximadamente 4% por debajo del contenido de humedad óptimo.
Deje la muestra en reposo en un recipiente herméticamente cerrado por un tiempo
mínimo, como lo especifica la tabla Nº1
Forme un espécimen compactando el suelo preparado en el molde de 101.6m
(4pulg) con collar, en tres capas aproximadamente iguales, para una altura total
compactada de 125 mm (5pulg).
Compacte cada capa con 25 golpes del pisón distribuidos uniformemente.
Dejándolo caer libremente desde una altura de 305 mm sobre la altura del suelo
compacto.
Luego de la compactación, remueva el collar de extensión quitando el material
adherido en el collar.
Con cuidado recorte el suelo excedente compacto de la parte superior del molde
usando el borde recto de la regla, los agujeros producidos en la superficie por la
remoción de material grueso deben ser rellenados con material más pequeño.
Pese el molde con la muestra de suelo húmedo en kilogramos, con aproximación a
cinco gramos.
Saque la muestra compactada del molde y realice un corte vertical por el centro.
Tome dos muestras de material de una de las caras cortadas
Pese inmediatamente.
Coloque al horno para determinar el contenido de humedad de acuerdo con la
norma AASHTO T 265 registre los resultados.
Desmenuce completamente la parte restante de la muestra moldeada hasta que se
considere que pasa el tamiz de 19.0 mm y el 90 por ciento del suelo pasa el tamiz
de 4.75 mm; y junte con la parte restante de la muestra.
Agregue suficiente agua para incrementar el contenido de humedad del suelo de 1
% a 2 % y repita el procedimiento antes indicado para cada incremento de agua.
Continué esta serie de determinaciones hasta que haya una disminución o no
cambien la masa húmeda, W1 por metro cúbico o pie cúbico del suelo compactado
. METODO D
Procedimiento de Muestreo
Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del campo, séquela hasta
que se ponga desmenuzable al introducir una espátula. El secado puede efectuarse
al aire o en un horno que mantenga una temperatura que no exceda los 60ºC
(140ºF).
Tamice una adecuada cantidad de suelo pulverizado sobre el tamiz de 19.0mm.
Deseche el material grueso, si alguno es retenido en el tamiz de 19.0 mm.
Siga el mismo procedimiento del método A, excepto:
Forme un espécimen compactando el suelo preparado, en el molde de 152.4mm
(6pulg) con collar, en tres capas aproximadamente iguales, para una altura total
compactada de alrededor de 125 mm (5pulg).
Cada capa será compactada con 56 golpes del pisón metálico en 3 capas
distribuidos uniformemente.
VI. CALCULOS
Calcule el contenido de humedad y el peso unitario seco del suelo compactado para cada
ensayo como sigue:
W (%) = Contenido de humedad.
A = Peso del recipiente y suelo húmedo
B = Peso del recipiente y suelo seco
C= Peso del recipiente
W1 = Densidad húmeda en Kg/m3 del suelo compacto.
W = Densidad seca en Kg/m3 del suelo compacto.
RELACION HUMEDAD – DENSIDAD
La densidad del suelo deberá ser trazado como ordenadas y el contenido de humedad
como abscisas.
Contenido de humedad óptimo.- El contenido de humedad correspondiente a la cima de
la curva será el “contenido óptimo de humedad” del suelo bajo la compactación.
Densidad máxima.- La densidad en kg/m3 correspondiente al contenido de humedad
óptimo será la “densidad máxima” bajo la compactación.
PRESENTACION O REPORTE
El reporte deberá incluir lo siguiente:
Método usado (método A, B, C ó D).
Optimo contenido de humedad.
Densidad máxima.
Descripción del martillo (sea manual o mecánico).
Descripción de las características del material usado en el ensayo, basado en la
Práctica D2488 (el Método de Ensayo D2487 puede ser usado como alternativa).
El origen del material usado.
Procedimiento de preparación usado (húmedo o seco).
VII. DATOS DE LABORATORIO
Contenido de agua
40 ml 100 ml 160 ml 220 ml
Peso muestra compactada mas molde
5752.000 5867.000 6044.000 6078.000
Peso del molde 4154.000 4154.000 4154.000 4154.000
Volumen del molde
872.226 872.226 872.226 872.226
Densidad Humedad
6.595 6.726 6.929 6.968
N de tara m212 m15 23.000 m1
Peso de la tara + suelo humedo
365.000 398.000 551.000 660.000
Peso de la tara + suelo seco
335.500 363.710 493.650 586.800
Peso del agua 29.500 34.290 57.350 73.200Peso de la tara 96.000 96.000 94.000 104.000
Peso de suelo seco 239.500 267.710 399.650 482.800
Contenido de humedad 12.317 12.809 14.350 15.162
Densidad seca 5.871 5.963 6.060 6.051
VIII. CURVA DE PROCTOR
12.000 13.000 14.000 15.000 16.0005.750
5.800
5.850
5.900
5.950
6.000
6.050
6.100
Curva de Proctor
IX. ANEXOS
ABRIENDO LA CALICATA A 1.20 PROFUNDIDAD DE PRIMER ESTRATO
EXTRACCION DE MATERIAL
LIMPIANDO LA MUESTRA Y PASANDO POR LA MALLA N° 4
25 GOLES POR CADA CAPA
ENRAZANDO LA MUESTRA