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MECANICA DE SUELOS INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO DE ENSAYOS DE MATERIALES UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

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Page 1: Proctor

MECANICA DE SUELOS INFORME DE LABORATORIO

Alumno: Ramírez Ojeda, Fernando

LABORATORIO DE ENSAYOS DE MATERIALES

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNFACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

Page 2: Proctor

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.

Page 3: Proctor

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.

Page 4: Proctor

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.

Page 5: Proctor

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.

Page 6: Proctor

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

Page 7: Proctor

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.

Page 8: Proctor

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

Page 9: Proctor

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.

Page 10: Proctor

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

Page 11: Proctor

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:

Page 12: Proctor

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.

Page 13: Proctor

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

Page 14: Proctor

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

Page 15: 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

Page 16: Proctor

EXTRACCION DE MATERIAL

LIMPIANDO LA MUESTRA Y PASANDO POR LA MALLA N° 4

Page 17: Proctor

25 GOLES POR CADA CAPA

Page 18: Proctor

ENRAZANDO LA MUESTRA