compactacion T-180

21 de Junio de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I 2011

ENSAYO DE COMPACTACION T-1801.- INTRODUCCION:Como vimos en practicas pasadas, sabemos que un suelo esta formado por partculas de tamao y forma variada y que entre estas existen espacios intergranulares llamados vacos, que se hallan llenos de aire, agua o ambos a la vez. Cuando una masa de suelo se encuentra en estado suelto ocupa mayor volumen, por que tiene mayor nmero de vacos. En cambio cuando comprimimos esta masa de tierra, se hace ms compacta y observamos un decrecimiento de su volumen total, a causa de la disminucin de volumen de vacos. Esta operacin de comprimir una masa de tierra se llama COMPACTACIN. Es decir que al compactar una masa de suelo se obtienen las siguientes ventajas: Disminucin de asentamientos futuros. Incremento de la resistencia al corte. Disminucin de la permeabilidad.

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO PRINCIPAL: El objetivo general o principal de la prctica es que todos los practicantes y estudiantes puedan conocer todos los tipos de compactacin que hay para cada tipo de suelo y los procedimientos necesarios y correctos para realizar los ensayos de compactacin en el laboratorio y adems llegar a obtener los valores de la densidad mxima y el contenido de humedad optimo de la muestra del suelo con la que se este trabajando. 2.2.- OBJETIVOS SECUNDARIOS: Aprender a manipular y manejar el equipo de laboratorio empleado para la compactacin. Conocer a detalle los diferentes tipos de compactacin y que prueba se debe realizar a cada una de las muestras de suelos ya que para cada tipo de suelo se usa un procedimiento adecuado. Se debe conocer todo el procedimiento necesario para la realizacin de las pruebas de compactacin como ser que tipo de prueba para cada suelo, como ejemplo para los suelos arcillosos se usa la compactacin estndar o T99 y para los suelos granulares como ser los aluviales y coluviales se usa la compactacin Proctor modificada o T180. Determinar la densidad mxima del suelo aplicando cierta energa mecnica y lubricando con una cantidad de agua logramos una reduccin entre los vacios de un suelo y que esto produce un aumento de su peso volumtrico o especfico que tiene un lmite mximo y a esto lo llamamos densidad mxima. Determinar la humedad optima incrementando cierto contenido de agua a un suelo cuya humedad es baja y se le aplica cada vez la misma U.A.J.M .S

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energa de compactacin, su peso volumtrico va aumentando y al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partculas y el mayor peso volumtrico seco para una determinada energa de compactacin, se le denomina humedad ptima.

3.- ENFOQUE:Se entiende por compactacin la aplicacin mecnica de cierta energa, o cantidad de trabajo por unidad de volumen, para lograr una reduccin de los espacios entre las partculas slidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus caractersticas mecnicas y que esto produce un aumento de su peso volumtrico o especfico. Si a un suelo cuya humedad es baja se le van dando ciertos incrementos a su contenido de agua y se le aplica cada vez la misma energa de compactacin, su peso volumtrico va aumentando, propiciado por la accin lubricante del agua, hasta que llega un momento en el que el peso volumtrico del material seco, calculado a partir del peso volumtrico del material hmedo y de la humedad, alcanza un valor mximo. Al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partculas y el mayor peso volumtrico o especifico del material seco, para una determinada energa de compactacin, se le denomina humedad ptima y al peso volumtrico correspondiente se le designa como densidad mxima. Las pruebas de compactacin que generalmente se emplean son por impactos como son las pruebas de compactacin estndar o AASHTO de tres capas y la compactacin Proctor modificada AASHTO de cinco capas. El suelo se compacta por capas en el interior de un molde metlico variando de una prueba a otra el tamao del molde y numero de capas. IMPORTANCIA DE LA COMPACTACION: La importancia de la compactacin de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminucin de la capacidad de deformacin que se obtiene al someter el suelo a tcnicas convenientes, que aumentan el peso especfico seco, disminuyendo sus vacos. Por lo general, las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc. algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cementaciones sobre arenas sueltas. BENEFICIOS DE LA COMPACTACION: Aumenta la capacidad para soportar cargas Impide el hundimiento del suelo ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


Reduce el escurrimiento del agua Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo Impide los daos de las heladas Los mtodos empleados para la compactacin de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los mtodos vibratorios son los ms eficientes, en tanto que en suelos plsticos el procedimiento de carga esttica resulta el mas ventajoso. En la prctica, estas caractersticas se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumticos o patas de cabra. Equipos mas modernos para ensayos de compactacin:

Martillos Proctor, 5,5 y 10 Lbs., moldes Proctor, estndar y modificados. Para la prctica de T-99 y de T-180

el

Sujetador de molde Marshall, montado sobre pedestal del compactador.

Compactador manual Marshall, incluyendo martillo de compactacin, molde y sujetador.


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4.- FUNDAMENTO TEORICO:Sabemos que el suelo esta formado por partculas pequeas y en general de tamao y formas variadas y que entre estas existen espacios ntergranulares llamados vacos que se hallan llenos de aire agua o de ambos al mismo tiempo. Esta operacin de comprimir o de apretujar una masa de tierra se llama compactacin. Al compactar el suelo se obtienen las siguientes ventajas: Se establece un contacto mas firme entre partculas. Las partculas de menor tamao son forzadas a ocupar los vacos formados por las partculas de mayor dimensin. Cuando un suelo esta compactado aumenta su valor de soporte y se hace mas estable. Como las partculas se hallan firmemente adheridas despus de la compactacin la masa del suelo ser ms densa y su volumen de vacos quedaran reducidos a un mnimo. Aumentar su densidad. Se establece un contacto entre las partculas que componen nuestro suelo. Las partculas de menor tamao son forzadas a ocupar los vacos formados por las partculas de mayor tamao. Cuando un suelo esta compactado aumenta su valor soporte y se hace mas estable. Se disminuye la relacin de vacos. Disminucin de asentamientos futuros. Incremento de resistencia al corte. Disminucin de la permeabilidad. Por lo tanto la capacidad absorbente de agua de un suelo quedara grandemente reducida por efecto de la compactacin de los suelos es el proceso mecnico por el cual se busca mejorar las caractersticas de resistencia y esfuerzos de deformacin de los mismos. A fin que el material alcance al compactarse la mayor densidad posible en obra deber tener una humedad adecuada en el momento de la incorporacin de la compactacin. Esta humedad previamente determinada en el laboratorio se llama humedad ptima y la mxima densidad se conoce como densidad mxima. COMPACTACIN DE SUELOS: Se entiende por compactacin de suelos, el mejoramiento artificial de sus propiedades mecnicas por medios mecnicos. Se distinguen la consolidacin de los suelos en que, como se vio, en este ltimo proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la accin natural de sobre cargas impuestas que provocan expulsin de agua por un proceso de difusin ambos procesos involucran disminucin de volumen, por lo tanto en el fondo son equivalentes. La importancia de la compactacin de suelos es tener en el suelo un aumento de resistencia y una disminucin de capacidad de deformacin que se obtiene ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


al sujetar el suelo a tcnicas convenientes que aumente su peso especifico seco, disminuyendo sus vacos por lo general, las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, borde de defensa, muelles, pavimentos, etc. algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cementaciones sobre arenas sueltas. Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de materiales con los que se trabaja en cada caso, con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena se compacta eficientemente por mtodos vibratorios, en tanto que en los suelos plsticos el procedimiento de carga esttico resulta ms ventajoso. En la prctica estas caractersticas se reflejan en los equipos disponibles para el trabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumticos. En las ltimas pocas los equipos de campo han tenido desarrollo y hoy existen en gran variedad. La eficiencia de cualquier equipo de compactacin depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno. De entre todos los factores que influyen en la compactacin obtenida en un caso dado, podra decirse que dos son los ms importantes, el contenido de agua en el suelo, antes de iniciarse el procedimiento de compactacin y la energa especifica empleada en dicho proceso. El establecimiento, de una prueba simple de compactacin en el laboratorio cumple, principalmente dos finalidades, por un lado disponer de muestra de suelo compactadas tericamente con las condiciones de campo, a fin de investigar sus propiedades mecnicas para conseguir datos firmes de proyectos, por otro lado es necesario poder controlar el trabajo de campo, con vistas de tener la seguridad de que el equipo usado est trabajando efectivamente en las condiciones previas en el proyecto. El objetivo principal de la compactacin es obtener un suelo da tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecnico adecuando a travs de toda la vida til de la obra. Las propiedades requeridas pueden variar en los ensayos, pero la resistencia, la compresibilidad y una adecuada relacin esfuerzo - deformacin figuran entre aquellas cuyo mejoramiento se busca siempre; es menos frecuente, aunque a veces no menos importante, que tambin se compacte para obtener unas caractersticas idneas de permeabilidad y flexibilidad. Finalmente, suele favorecerse mucho la permanencia de la estructura trrea ante la accin de los agentes erosivos como consecuencia de un proceso de compactacin. De la simple enumeracin de los objetos de la compactacin destaca un hecho importante, que debe hacer prever al ingeniero muchas de las dificultades y complejidades que despus efectivamente encontrara en estas tcnicas. En primer lugar la compactacin, en segundo lugar, es evidente que muchos de esos objetivos sern contradictorios en muchos problemas concretos, en el sentido en que las acciones que se aprenda para cumplir con uno pudieran perjudicar a algn otro. Por ejemplo, en trminos generales puede ser cierto con frecuencia que una compactacin intensa produce un material muy resistente, pero sin duda muy susceptible al agrietamiento; en este aspecto el ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


nmero de ejemplos contrastes que pudieran ocurrirse es prcticamente ilimitado. Estas posibles contradicciones se complican y amplan aun ms si se toma en cuenta que los suelos compactados han de tener una vida dilatada y que es compromiso obvio que conserven sus propiedades en toda esa vida; bajo la accin del agua, de las cargas soportadas, etc. VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO DE COMPACTACIN DE LOS SUELOS: Como es natural, un suelo se puede compactar de varias maneras, y en cada caso se obtendr un resultado diferente; por otra parte, una misma forma de compactacin dar resultadas distintos si se aplica a diversos suelos; por ltimo, si una misma forma de compactacin dar resultados distintos si se aplica a diversos suelos; por ltimo, si una misma forma de compactacin se aplica a un suelo determinado, podrn lograrse resultados muy diferentes si de un caso a otro se varan ciertas condiciones de las prevalecientes en dicho suelo. Las afirmaciones anteriores justifican la conclusin, obvia para quien quiera que tenga cualquier grado de familiaridad con estos problemas, de que los resultados de un proceso de compactacin dependen de varios factores, unos que ataen al tipo de suelo, otros relativos al mtodo de compactacin que se emplee y por ltimo, varios ms que se refieren a determinadas circunstancias que en ese momento pudieran prevalecer en el suelo con que se trabaja. Estos factores suelen denominarse las VARIABLES que rigen el proceso de compactacin. Las principales que estas se resean a continuacin. 1.- NATURALEZA DEL SUELO: Es claro que la clase de suelo con que se trabaja influye de manera decisiva en el proceso de compactacin; de hecho a lo largo de ese capitulo habrn de diferenciarse las tcnicas que se empleen y los resultados que se obtengan precisamente con base en el tipo de suelo. Prevalece an la distincin usual entre suelos finos y gruesos y suelos arcillosos y friccionasteis pero en el anlisis de los procesos de compactacin es muy comn que tal distincin se detalle bastante ms, tipificando los suelos de acuerdo con las normas establecidas. 2.- EL MTODO DE LA COMPACTACIN: En el laboratorio resulta bastante fcil clasificar los mtodos de compactacin en uso de tres tipos bien diferentes: La compactacin por impactos, por amasado y por aplicacin de cargas estticas. A reserva de detallar algo ms estos mtodos, baste por el momento la afirmacin de que siempre producen resultadas muy diferentes tanto en la estructura que adquiere el suelo como, en consecuencia, en las propiedades del material que se compacta. Adems, ya se comienza a utilizar algunos dispositivos de laboratorio para compactar por vibracin, s bien su uso esta menos extendido que el de los otros tres mtodos. Esta compactacin se la deber realizarse mediante equipos especiales como ser: Aplanadoras ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S

21 de Junio de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I Rodillos metlicos. Rodillo pata de cabra. Vibra compactadores Resulta bastante ms fcil diferenciar de un modo analgico los mtodos de compactacin de campo. Es comn describir stos con base en el equipo mecnico que se emplee en el proceso, y as se habla de la compactacin con rodillo liso, con rodillo neumtico, con equipo vibratorio, etc. Se supone que los mtodos de laboratorio reproducen las condiciones del proceso de campo, pero en muchos casos no es fcil establecer una correspondencia clara entre el tren de trabajo de campo y las pruebas de laboratorio, en el sentido de contar con que estas ltimas reproduzcan en forma suficientemente representativa todas las condiciones del suelo compactado en el campo. 2011

3.- LA ENERGA ESPECFICA: Se entiende por energa especfica de compactacin la que se entrega al suelo por unidad de volumen, durante el proceso mecnico de que se trate. Es muy fcil evaluar la energa especfica en una prueba de laboratorio en que se compacte al suelo por impactos dados por un pisn; de hecho, resulta claro que para tal caso queda por la expresin: Ee = Nn * Wh / V Donde: Ee = Energa de compactacin especifica N = Nmero de golpes del pisn compactador por cada una de las capas en que se acomoda el suelo en el molde de compactacin. N = Nmero de capas que se disponen hasta llenar el molde. W = Peso del pisn compactador. h = Altura de cada del pisn al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactacin igual al volumen total del suelo compactado. En las pruebas de laboratorio en que se compacta el suelo con la aplicacin de presin esttica, en principio la energa especfica se puede evaluar de manera anloga en trminos del tamao del molde, el nmero de capas en que se dispone el suelo, la presin que se aplique cada capa y el tiempo de aplicacin. Sin embargo, en este caso la evaluacin no resulta ya tan sencilla y la energa especfica se ve afectada por la deformabilidad del suelo y por el tiempo de aplicacin de la presin. En el caso de las pruebas en que se realiza la compactacin por amasado es an ms compleja la evaluacin de la energa especifica, pues cada capa del suelo dentro del molde se compacta mediante un cierto nmero de aplicaciones de carga con un pisn que produce presiones que varan gradualmente desde cero hasta un valor mximo, y luego se invierte el proceso en la descarga. La energa de compactacin no se puede cuantificar de un modo sencillo, pero puede hacerse variar a voluntad si se introducen cambios


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en la presin de apisonado, en el nmero de capas, en el nmero de aplicaciones del pisn por capa, en el rea del pisn o en el tamao del molde. El concepto de energa especfica conserva su pleno valor fundamental cuando se relaciona con procedimientos de compactacin de campo. En el caso del uso de rodillos depende principalmente de la presin y el rea del compactado entre el rodillo y el suelo, del espesor de la capa que se compacte y del nmero de pasadas del equipo. Tampoco es sencillo evaluar la energa de la compactacin en trminos absolutos en el caso dado, pero si se varan los factores mencionas es posible hacerle cambiar, con lo que se obtienen trminos de comparacin entre dos trenes de trabajo diferentes. 4.- EL CONTENIDO DE AGUA DEL SUELO: Ya en los primeros estudios de Proctor se puso de manifiesto que el contenido de agua del suelo que se compacta es otra variable fundamental del proceso. Proctor observado que con contenidos crecientes de aguas, a partir de valores bajos, se obtenan ms altos pesos especficos secos para el material compactado, si se usa la misma energa de compactacin; pero observo que tambin esta tendencia no se mantena indefinidamente, ya que cuando la humedad pasa de cierto valor, disminuyen los pesos especficos secos logrados. Es decir Proctor puso de manifiesto que para un suelo dado y usado determinado procedimiento de compactacin, llamado el ptimo, que produce el mximo peso volumtrico seco que es dable obtener ese procedimiento de compactacin. Con relacin a un proceso de compactacin de campo, dicho contenido de agua es el ptimo para el equipo y la energa correspondientes. Lo anterior puede explicarse en trminos generales si se toma en cuenta que en los suelos arcillosos, a bajos contenidos de agua esta se encuentra en forma capilar produciendo compresiones entre las partculas constituyentes del suelo, las cuales tienden a formar grumos difcilmente desintegrables, que dificultan la compactacin. El aumento en contenido de agua disminuye la tensin capilar por lo tanto el aglutinamiento de sus grumos lo que hace que aumente la eficiencia de la energa de compactacin en pero si el contenido de agua es tal que ay exceso de agua, el grado de casi llenar los vacos del suelo se impiden una buena compactacin puesto que el agua no puede desplazarse instantneamente y resulta del efecto mecnico que se este aplicando esto es mas cierto en los suelos mas finos. 5.- SENTIDO EN EL QUE SE RECORRA LA ESCALA DE HUMEDADES EN LA COMPACTACIN: Este aspecto afecta sobre todo a las pruebas de compactacin que se realizan en el laboratorio en las que comn presentan resultados con bases en grficas (peso volumtrico seco Vs humedad). Estas curvas son diferentes si las pruebas se efectan a partir de un suelo relativamente seco al que se va agregando agua o si se parte de un suelo hmedo que se va secando segn avanza la prueba. Las investigaciones experimentales que en el primer caso se obtienen pesos especficos secos mayores que en el segundo para un mismo suelos y para los mismos contenidos de agua. Este efecto parece ser ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


particularmente notable en los suelos finos plsticos con contenido de agua al ptimo la explicacin del fenmeno podra ser que cuando el suelo esta seco y se agrega el agua este tiende a quedar en la periferia de los grumos con propensin a penetrar en ellos solo despus de algn tiempo; por otra parte cuando el agua se evapora al irse secando un suelo hmedo la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna se tiene entonces condiciones diferentes en los grumos del suelo con mismo contenido de humedad en el primer caso, en que se agrego agua, en comparacin con el segundo caso en que la evaporacin hace que los meniscos se desarrollen mas por lo tanto en el primer caso ser menor la ligazn entre los grumos y la misma energa de compactacin ser mas eficiente en compactar el suelo que en el segundo caso. Naturalmente que en los razonamientos anteriores se ven influidos por el tiempo que se deje pasar entre la incorporacin de agua y el momento en que se aplique la energa de compactacin, pues si el lapso es largo se permite la incorporacin uniforme del agua los grumos del suelo con la consecuencia disminucin de su humedad superficial y el aumento de las presiones capilares. El contenido de sales tambin influye as como la naturaleza de la arcilla. 6.- CONTENIDO DEL AGUA ORIGINAL DEL SUELO: Se refiere al contenido al contenido natural del agua que el suelo. Posea antas de aadirle o quitarle humedad para compactarlo, en busca del contenido optimo o cualquier con que se hubiese decidido realizar la compactacin. 7.- LA TEMPERATURA: La temperatura ejerce un importante efecto en los procesos de compactacin de campo, en primer lugar por efectos de evaporacin del agua incorporada al suelo o de condensacin de la humedad ambiente del mismo. Al compactar un suelo se tienen las siguientes ventajas: Mtodos para determinar la humedad ptima y densidad mxima: Existen los mtodos dinmicos y los mtodos estticos: Entre los mtodos dinmicos tenemos: 1. 2. Mtodo AASSTHO Standart T-99 Mtodo AASSTHO Standart modificado T-180

Entre los mtodos estticos podemos mencionar: 1. Mtodo de California MTODO ASSTHO STANDART T-99 El martillo empleado en este mtodo pesa alrededor de 5.5 libras y la altura de cada es de 12 pulgadas (45 centmetros). En este ensayo se colocan tres capas de igual espesor aproximadamente. En este ensayo se usa el cilindro de 4 pulgadas en el cual se compactara cada capa haciendo caer 25 veces el martillo sobre cada capa. El material utilizado en esta prctica es el suelo que pasa por el tamiz N 4. ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


MTODO ASSTHO STANDART MODIFICADO T180 El martillo empleado en este mtodo pesa alrededor de 10 libras y la altura de cada es de 18 pulgadas (45.72 centmetros). En este ensayo se colocan cinco capas de igual espesor aproximadamente. En este ensayo se usa el cilindro de 6 pulgadas en el cual se compactara cada capa haciendo caer 56 veces el martillo sobre cada capa. La compactacin de suelos constituye un capitulo importante y se halla ntimamente relacionado con la pavimentacin de carreteras, vas urbanas y pistas de aterrizaje. La falta de adecuada compactacin es causa de muchas fallas en los pavimentos y en las diferentes obras civiles que necesiten compactacin. CURVA DE COMPACTACIN: Las pruebas de compactacin del laboratorio a principio solo con base en la original desarrollada por Proctor y despus con base en una serie de pruebas variantes mas o menos cercanas a las primeras que se desarrollaron por afn de ir desarrollando mayor acercamiento a los procesos de campo que paralelamente se ampliaron con toda una serie de equipos nuevos producidos por la tecnologa sea cual fuere el procedimiento de compactacin que se siga. El peso volumtrico seco correspondiente al mximo valor absoluto recibe el nombre de peso volumtrico seco mximo, la humedad con la que tal mximo se consigue se denomina humedad optima y representa el contenido de agua con el cual el contenido de agua con el cual el procedimiento de compactacin que se este usando. Estas curvas se grafican en ejes coordenados, humedad vs densidad, las curvas son diferentes unas de otras de acuerdo al tipo de suelo que pertenezcan. En estas curvas se puede determinar la humedad ptima y la densidad mxima.

5.- METODOLOGIA:5.1.- MATERIALES: MOLDE PROCTOR MODIFICADO - ASTM D-698 AASHTO T-180 El molde de compactacin modificado consiste en un molde cilndrico de acero con tratamiento antioxidante de 152,4mm. de dimetro y 116,4 de altura con una capacidad de 2,124cm3. Se provee completo con base y collar. PISON DE COMPACTACION MODIFICADO - ASTM D698 - AASHTO T-180 Este martillo de compactacin tiene una cada libre de 457mm. y un peso de 4,540kg. deslizndolo dentro de una camisa gua todo el conjunto con tratamiento antioxidante.


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BALANZA: Es un dispositivo mecnico el cual nos ayuda a determinar el peso o la mas (debido a la relacin que existe entre ambas magnitudes) de un objeto o una sustancia.

HORNO: Es un aparato cerrado o recinto donde se produce calor por la alta temperatura que alberga. Para este ensayo precisamos hacer secar las muestras en el horno a una temperatura de 110 C.

PROBETA: La probeta o cilindro graduable es un instrumento volumtrico que permite medir volmenes superiores y mas rpidamente que las pipetas aunque con menor precisin. Puede estar constituido de vidrio (el ms usado) o de plstico.

PIPETA: Es un instrumento volumtrico que permite medir alcuotas de liquido con bastante precisin, suele ser de vidrio, esta formado por un tubo transparente que termina en una de sus puntas en forma cnica y tiene una graduacin indicando el volumen.

ESPATULA: Para realizar el corte del suelo ya compactado. Obteniendo una muestra central.


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REGLA METALICA: No la utilizamos para medir, su funcin fue para lograr enrasar y sacar el suelo excedente, dejando una superficie bien plana. CUARTEADORES: El empleado es de material metlico, lo cual le da la firmeza y dureza para resistir el peso de la muestra en nuestro caso SUELO COLUVIAL. Este instrumento sirve para dividir o partir el suelo en partes iguales (cuarteo). TARAS: Utilizamos cinco taras para secar la muestra central obtenida de la compactacin realizada en el laboratorio.

TAMICE S: Tamiz N 4.

5.2.- PROCEDIMIENTO:

PREPARACION DE LA MUESTRA: La muestra utilizada en esta practica fue Suelo Coluvial, y esta se encontraba en forma de terrones de tamaos grandes, se tubo que desmenuzar y moler esta muestra hasta obtener partculas muy finas, la cantidad aproximada que se moli fue de 7,40 Kg. Realizamos cinco ensayos para obtener cinco puntos con los cuales posteriormente se utilizaran para dibujar la curva de compactacin. SE PROCEDI DE LA SIGUIENTE MANERA: Primeramente se cuarteo los 7,40 Kg. de la muestra (Suelo Coluvial) a utilizar en la practica en el cuarteador mecnico extrayendo las piedras grandes.

Luego procedimos a ejecutar el tamizado de la muestra (Suelo Coluvial) hasta obtener aproximadamente 7,40 kilos que pasaban el tamiz N 4.


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Se pesa el molde cilndrico de 6 y altura 5 en una balanza. Colocado el molde cilndrico en su base menos su anillo superior, se prepara la muestra y se coloca aproximadamente 7 Kg. en una fuente de aluminio lo suficientemente cmoda como para poder humedecer con facilidad la muestra (Suelo Coluvial).

Con el molde en mano procedimos a dividirlo en cinco partes iguales marcndolas con marcador para de esta manera podernos guiar, ya que debemos realizar 5 capas y 56 golpes por cada capa. Para nuestro primer ensayo trabajamos con la humedad natural de la muestra, luego una vez calculados los porcentajes requeridos de humedad mediante formulas, los cuales son medidos en una probeta de 1000 ml. se procede a incrementar las cantidades de agua a la muestra (Suelo Coluvial), mezclando y homogeneizando hasta obtener la humedad uniforme en toda la muestra. Preparada la muestra, se procedi a aplicar con una cuchara una cierta cantidad de muestra al molde cilndrico debidamente colocado en una superficie horizontal. Con el martillo de 10 lb y 18 de cada libre compactamos la primera capa, utilizando 56 golpes los que se fueron haciendo de manera uniforme en toda la muestra y cuidando que el aparato se encuentre siempre vertical.


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De la misma manera se fueron colocando las 4 capas restantes de la muestra (Suelo Coluvial) cuidando de que la 5 capa sobrepase inclusive 1 cm. del nivel del molde cilndrico. Se procede a aflojar el tornillo superior del molde con un alicate y con la regla metlica se lo enrasa lo ms horizontal posible, teniendo en cuenta de no desperdiciar la muestra, luego del enrazado se limpia bien el molde y se lo pesa el molde mas la muestra (Suelo Coluvial) y mas su base en una balanza.

Luego se volca la parte inferior del molde y se lo coloca sobre el collarn y con el martillo T-180 se empieza a dar golpes para que la muestra compactada se libere del molde, con la ayuda de una esptula se descarta los bordes de la muestra compactada y se extrae la parte central de la muestra compactada y se la coloca en una tara pequea para su respectivo pesaje y previamente se lo dejara en el horno durante 24 hrs. a una temperatura de 110 C para as poder obtener el contenido de humedad real de la muestra compactada. Luego pasadas las 24 hrs. se saca la muestra del horno para su respectivo pesaje. Finalmente para los siguientes 4 ensayos se seguir el mismo procedimiento descrito anteriormente, hasta que haya un decrecimiento en la densidad hmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condicin ms seca a la condicin ms hmeda. Se dejaran las 5 taras pequeas con las muestras en el horno para determinar luego el contenido de humedad de cada ensayo. Con todos los datos debidamente tabulados se procedern a realizar los clculos correspondientes.

6.- DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS DE LA PRACTICA: DATOS INICIALES: Muestra: Suelo Coluvial Procedencia: El Temporal (Zona San Luis) Proctor: T-180 ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S

21 de Junio de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I Calculo del Volumen: Dimetro: R = 6 = 15,24 cm = 0,1524 m Altura: H =11,60 cm = 0.116 m V = *H*R/ 4 V = 2116,01 cm3 = 2,11601x10-3 m DATOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD HUMEDA:ENSAYO N DE GOLPES N DE CAPAS Psh+molde (gr) Pmolde (gr) Psh (gr) 1 56 5 9080 4695 4385 2 56 5 9520 4695 4825 3 56 5 9575 4695 4880 4 56 5 9445 4695 4750 5 56 5 9355 4695 4660

2011

DATOS PARA CALCULAR LA HUMEDAD:TARA N Peso de la tara (gr) Peso tara + muestra. hum. Peso tara + muestra. seca 1 32,8 109,15 107,6 2 14 56,87 54,62 3 13,8 82,41 78,04 4 32,5 100,36 94,92 5 14,1 75,59 69,30

CALCULOS DE LA PRACTICA: Volumen de agua: %W2 - %W1 ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


Ww = --------------------------- * Wm 100 Donde: Ww= Peso del agua. W1=2,45 % W2= 6, 8, 10, 14,. % Wm= 7000 gr. (2,45) Ww1 = --------------------------100 (6 2,45) Ww2 = --------------------------100 (8 2,45) Ww3 = --------------------------100 (10 2,45) Ww4 = --------------------------100 (14 2,45) Ww5 = --------------------------100

* 7000 = 171,50 ml. * 7000 = 248,50 ml. * 7000 = 388,50 ml. * 7000 = 528,50 ml. * 7350 = 848,93 ml.

PARA LA DENSIDAD HUMEDA: Peso del Suelo Hmedo: Wsh=( Wsh + molde) - Wmolde

Wsh1= (9080 gr.) 4695 gr.= 4385 gr. Wsh2= (9520 gr.) 4695 gr.= 4825 gr. Wsh3= (9575 gr.) 4695 gr.= 4880 gr. Wsh4= (9445 gr.) 4695 gr.= 4750 gr. Wsh5= (9355 gr.) 4695 gr.= 4660 gr. Densidad del Suelo Hmedo:

sh= Wsh / Vm sh1= sh2= sh3= sh4= sh5=4385 gr. 4825 gr. 4880 gr. 4750 gr. 4660 gr.

/ / / / /

2116,01 2116,01 2116,01 2116,01 2116,01

cm3 cm3 cm3 cm3 cm3

= = = = =

2,072 2,280 2,306 2,245 2,202

gr. gr. gr. gr. gr.

/ / / / /

cm3 cm3 cm3 cm3 cm3

PARA LA HUMEDAD: ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S

21 de Junio de LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I Peso del Agua: WA= Wsh - Wss 2011

Donde: WA= Peso del agua. Wsh= Peso del suelo hmedo. Wss= Peso del suelo seco. WA1= 109,15 gr. 107,6 gr.=1,55 gr. WA2= 56,87 gr. 54,62 gr.= 2,25 gr. WA3= 82,41 gr. 78,04 gr.= 4,37 gr. WA4=100,36 gr. 94,92 gr.= 5,44 gr. WA5= 75,59 gr. 69,30 gr.= 6,29 gr. Peso del Suelo Seco: Wss1= Wss2= Wss3= Wss4= Wss5= Wss= Wsh WA Wcap.

109,15 gr. 1,55 gr. 32,80 gr.= 74,80 gr. 56,87 gr. 2,25 gr. 14,00 gr.= 40,62 gr. 82,41 gr. 4,37 gr. 13,80 gr.= 64,24 gr. 100,36 gr. 5,44 gr. 32,50 gr.= 62,42 gr. 75,59 gr. 6,29 gr. 14,10 gr.= 55,20 gr.

Contenido de Humedad:

% W= (WA / Ws) 100

% W1= (1,55 gr. / 74,80 gr.) 100 = 2,07 % % W2= (2,25 gr. / 40,62 gr.) 100 = 5,54 % % W3= (4,37 gr. / 64,24 gr.) 100 = 6,80 % % W4= (5,44 gr. / 62,42 gr.) 100 = 8,72 % % W5= (6,29 gr. / 55,20 gr.) 100 =11,39 % Correccin de la Densidad Seca: Dsh Dss = * 100 100 + w% Donde: Dss = Densidad del Suelo Seco. Dsh = Densidad del Suelo Hmedo. W% = Contenido en porcentaje de humedad. Energa de Compactacin: Ee = Nn * Wh / V Donde: Ee = Energa de compactacin especifica N = Nmero de golpes del pisn compactador por cada una de las capas en que se acomoda el suelo en el molde de compactacin. n = Nmero de capas que se disponen hasta llenar el molde. W = Peso del pisn compactador. h = Altura de cada del pisn al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactacin igual al volumen total del suelo compactado. ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


Kg.cm/cm

3

Ee = (56 * 5* 4,536 Kg.* 45,72 cm) / 2116,01 cm = 27,44

RESULTADOS DE LA PRACTICA:1 Volumen de Agua (ml) 2 3 4 5

171,50

248,50

388,50

528,50

848,93

RESULTADOS PARA LA DENSIDAD HUMEDA:Ensayo N de capas N de golpes Peso del molde Peso molde + suelo hm. Peso de suelo hmedo Volumen de la muestra (cm3) Densidad suelo hm.(gr/cm3) 1 5 56 4695 9080 4385 2 5 56 4695 9520 4825 3 5 56 4695 9575 4880 4 5 56 4695 9445 4750 5 5 56 4695 9355 4660

2116,01 2,072

2116,01 2,280

2116,01 2,306

2116,01 2,245

2116,01 2,202

RESULTADOS PARA LA HUMEDAD:N de tara Peso de la tara Peso tara + muestra hm. Peso tara + muestra seca Peso del agua Peso de la muestra seca Contenido de Humedad (%) Densidad suelo seco(gr/cm3) 1 32,80 109,15 107,60 1,55 74,80 2 14,00 56,87 54,62 2,25 40,62 3 13,80 82,41 78,04 4,37 64,24 4 32,50 100,36 94,92 5,44 62,42 5 14,10 75,59 69,30 6,29 55,20

2,0722,030

5,5392,161

6,8032,159

8,7152,065

11,3951,977


U.A.J.M .S



U.A.J.M .S


Densidad del Suelo Seco (gr/cm3)

Humedad ptima (%)

Energa de Compactacin

27,44 Kg./cm2

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: CONCLUSIONES: Como primera conclusin tenemos que mediante la compactacin T-180 se logran valores de densidad ptima mayores que T-99, esto debido a la diferencia de energa de compactacin al mayor nmero de golpes y a la diferencia de capas de compactacin. No debemos olvidar que las caractersticas del material obtenido en el campo puedan ser muy diferentes en estructura a las obtenidas en el laboratorio. Un terreno compactado a humedad optima y densidad mxima presenta una estabilidad apreciable aun en estado de saturacin lo que no sucede en otros casos. Con esta prctica pudimos determinar y sobre todo verificar que existe un cierto porcentaje de humedad en el cual la densidad es mxima y esto es una particularidad para cada terreno. Se obtiene una buena compactacin del suelo, debido indiscutiblemente a la propiedad explicada en el prrafo anterior. Se llega a la conclusin de que los errores que se pueden cometer durante la realizacin de esta practica pueden ser los siguientes: El mezclado incompleto del suelo con el agua o la incompleta destruccin de grumos en el suelo. El no repetir uniformemente los golpes del pisn sobre la superficie de la muestra. En que las muestras tomadas para la determinacin del contenido de humedad no sean representativas del material compactado. El no determinar el nmero suficiente de puntos para definir la curva de compactacin. Si se vara la humedad de una muestra y se representa grficamente la variacin del peso especfico del suelo seco, en funcin del porcentaje de humedad se obtiene una curva de punto mximo llamado punto crtico, a este punto le corresponde en las abscisas una humedad ptima y en las ordenadas le corresponde un peso especfico o densidad mxima, y se explica cuando la humedad es elevada, el agua absorbe una parte importante de la energa de compactacin sin ningn provecho, ocupando adems, el lugar de los granos slidos. Al contrario cuando la humedad es reducida el agua desempea una funcin lubricante no despreciable, la densidad seca aumenta con el incremento de la humedad. En sntesis diremos que esta prctica es de fundamental importancia para analizar la calidad de un suelo para ser usado en la construccin de vas y que nos ser de mucha ayuda en nuestra vida profesional. U.A.J.M .S



RECOMENDACIONES: Si uno de los puntos de la grafica de la curva de densidad se encuentra fuera de sus limites, este debe ser rechazado y no debe ser tomado en cuenta. De ah la importancia de hacer un ensayo con diferentes cantidades de humedad. Se recomienda que los golpes que se dan con el apisonador o martillo sean dados en forma vertical, constante y procurando abarcar toda la superficie de compactado. La compactacin se debe hacer en forma uniforme en todas las direcciones del molde para evitar que en el interior de la muestra queden espacios vacos o tambin espacios en los cuales no se haya compactado de buena manera. Al enrazar debemos hacerlo cuidadosamente evitando que al enrazar el molde en su parte superior queden terrones o huecos si es que quedaran estos huecos se los deben rellenar con muestra antes de pesar ya que sino esto alterara el peso real de la muestra. Se recomienda tambin que el proctor en el momento del pesado est bien limpio. La humedad que se le proporciona a la muestra debe ser lo mas exacta posible para evitar errores. Se recomienda usar una muestra de suelo que est bien tamizada y bien cuarteada para poder realizar una mejor comparacin entre las humedades y los pesos especficos. Para obtener la densidad mxima y la humedad optima se debe aplicar una regresin a fin de obtener la ecuacin a la cual se adecua porque bien sabemos que obedece a una parbola de 2 grado que mediante la ecuacin podemos obtener con mayor precisin los resultados. Se recomienda esencialmente que el alumno lea la gua de laboratorio antes de iniciar la practica, ya que sin previo estudio sobre el experimento se cometer errores en la realizacin de la prctica, los cuales harn variar los resultados.

7.- BIBLIOGRAFIA: MECANICA DE SUELOS TOMO I ING. EULALIO JUAREZ BADILLO Tema XIV: Compactacin de suelos Pg. 575 611 INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) WIKIPEDIA ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


Tema: Compactacin de Suelos INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) Fundamentos de la Compactacin Prctica N 5 UNAM INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) Manual de Prcticas de Laboratorio de Mecnica de Suelos II ING. ABRAHAM POLANCO RODRGUEZ

ENSAYO DE COMPACTACION T-180ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


CONTENIDO DEL INFORME

1.- INTRODUCCION: 2.- OBJETIVOS:2.1.- OBJETIVO PRINCIPAL: 2.2.- OBJETIVOS SECUNDARIOS:

3.- ENFOQUE: 4.- FUNDAMENTO TEORICO: 5.- METODOLOGIA:5.1.- MATERIALES: 5.2.- PROCEDIMIENTO:

6.- DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS DE LA PRCTICA:6.1.- DATOS INICIALES: 6.2.- CALCULOS DE LA PRCTICA: 6.3.- RESULTADOS DE LA PRCTICA:

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:7.2.- CONCLUSIONES: 7.3.- RECOMENDACIONES:

8.- BIBLIOGRAFIA:


U.A.J.M .S



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