DNER-ME228-94 Compactación de Suelos en Equipos de Miniatura (Mini Proctor)

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    DEPARTAMENTO NACIONAL DE CARRETERASSuelos – compactación en equipo miniatura

    Normativa de carreteras Método de Ensayo DNER-ME 228/94

    RESUMENEste documento, que es una normativa técnica, contiene dos procedimientos de

    compactación dinámica de los suelos pasando por el tamiz de 2mm de abertura,

    realizados en laboratorio, con probeta miniatura, cilíndricas, con 50mm de diámetro. El

     procedimiento “A” utiliza la energía de compactación normal y el procedimiento “B” la

    energía de compactación intermedia, utilizando muestras no trabajadas.

    ABSTRACT

    This document presents two procedures for determination of the compressive strengh of

    soils passing the sieve with 2mm opening, using miniature compaction cylinder with50mm diameter. It prescribes the procedure “A” for the normal energy compaction and

    “B” for the intermediate energy, with samples not reused.

    SUMARIO

    0 Presentación1 Objetivo

    2 Referencias

    3 Equipo4 Precisión

    5 Muestra6 Preparo de muestra

    7 Ensayo8 Calculo

    9 Resultados

     Normativas adjuntas A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, B-1, B-2

    Macro descriptores MT: ensayo, ensayo de laboratorio, ensayo de suelo, equipo de ensayo

    Micro descriptores DNER: ensayo, ensayo de suelo, ensayo de compactación, ensayo de

    laboratorio, equipo de compactación, suelo (estado natural), compactación

    Palabras Clave IRRD/IPR: ensayo (6255), método de ensayo (6288), solo (4156),

    compactación (3686), equipo (3674)

    Descriptores SINORTEC (“Sistema Nacional de Información sobre Normas y

    Reglamentos Técnicos”): ensayo, ensayo de laboratorio, ensayo de suelo, ensayo de

    compactación, equipo de ensayo del suelo

    Aprobada por el Consejo de Administración en 19/06/89

    Resolución nº 1377/89, Sesión nº CA/22/89

    Procedimiento nº 51100013295/93-8

    Autor: DNER/DrDTc (IPR) | Adaptación de la DNER-ME 228/89 para DNER-PRO 101/93,

    aprobada por la DrDTc en 13/04/94.

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    0 PRESENTACIÓN

    Esta norma ocurre por la necesidad de adaptarse, en su forma, a DNER-ME 228/89 paraDNER-PRO 101/93, manteniéndose inalterable su contenido técnico.

    1 OBJETIVO 

    Esta norma prescribe el método de ensayo para correlacionar el nivel de humedad del

    suelo y su masa especifica aparente seca (curva de compactación), cuando la fracción del

    suelo que pasa en el tamiz de 2mm de abertura es compactada en equipo de compactación

    miniatura (moldes cilíndricos con 50mm de diámetro), a través de energías normales o

    intermedias, utilizando muestras no trabajadas.

    2 REFERENCIAS

    2.1 Normas complementares

    En la aplicación de esta Norma es necesario consultar:

    a) 

    ABNT EB-22, de 1998, registrada en el SINMETRO como NBR 5734, designada

    Tamiz para Ensayo; b)

     

    DNER-PRO 003/94 – Colecta de muestra deformadas de suelos.

    2.2. Referencias bibliográficas

    a)  DNER-ME 228/89, designada Compactación de solos en equipo miniatura;

     b) 

    DNER-ME 129/89 – Compactación de suelos;c)

     

     Nogami, J.S; Villibor, D.F. Caracterização e classificação gerais de solos para

     pavimentação. Limitação do método tradicional. Apresentação de uma novasistemática. XV reunião anual de pavimentação, ABPv-DER-MG - Belo

    Horizonte – 1981.

    3. EQUIPO

    Equipo y materiales necesarios:

    3.1. Compactador miniatura y sus accesorios constituidos de:

    3.1.1 Armazón constituida de base, placa superior, placa inferior y astas, conforme Anexo

    A-1.

    3.1.2 Soquetes cilíndricos de acero, livianos y pesados, ambos con altura de caída de 30,5

    cm, respectivamente con 2270g y 4540g y con zapata de 49,8mm de diámetro, conforme

    Anexo A-2.

    3.1.3 Dispositivo de palanca para extracción de probeta, conforme Anexo A-3.

    3.1.4 Moldes cilíndricos de compactación, de acero inoxidable, latón o bronce, conformeAnexo A-1.

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    3.1.5 Dispositivo para fijar el extensómetro, conforme Anexo A-4.

    3.1.6 Extensómetro con curso mínimo de 50mm, graduado en 0,01mm y provisto detacómetro.

    3.1.7 Cilindro patrón de acero, con diámetro de 49,8mm, con faces perfectamente paralelas y pulidas y altura de 50mm.

    3.1.8 Base de hormigón de cerca de 35cm x 35cm x 60cm (altura).

    3.1.9 Embudo, con boca más grande, cerca de 15cm de diámetro y boca mas pequeña,

    cerca de 4,5 cm de diámetro y altura cerca de 25 cm.

    3.1.10 Aplanador cilíndrico con 49mm de diámetro y largo cerca de 90mm,

     preferencialmente de madera con elevada resistencia.

    3.1.11 Espaciadores de acero, media caña, con altura de 70mm y rayo interno de 25mm, para fijación inicial de los moldes de compactación, conforme Anexo A-1.

    3.1.12 Anillos de estanqueidad, latón, bronce o acero inoxidable, con 50mm de diámetro

    y sección triangular isósceles; catetos de 2,5mm (uno paralelo al eje del molde y otro perpendicular al mismo), con un corte transversal, conforme Anexo A-1.

    3.2 Dispositivo para medida de altura de la probeta compactada, provisto de extensómetro

    con curso mínimo de 10mm, lectura directa de 0,01mm, conforme Anexo A-5.

    3.3 Balanza con capacidad de 1kg, con sensibilidad de 0,1g.

    3.4 Estufa capaz de mantener la temperatura a 110 ºC ± 5 ºC.

    3.5 Cápsula de aluminio con tapa u otro material adecuado, capaz de impedir la perdida

    de humedad durante la pesaje.

    3.6 Tamiz de 2mm de abertura, conforme ítem 2.1.a.

    3.7 Tablero de chapa de hierro galvanizado con 50 cm x 30 cm x 6 cm.

    3.8 Mortero con capacidad de cerca de 5 litros y con manos (pilón) recubierto en goma.

    3.9 Balde plástico con capacidad de 3 litros.

    3.10 Bolsa de polietileno o recipiente plástico con tapa, herméticamente vedado, con

    capacidad cerca de 2 litros.

    3.11 Recipiente para pesaje del suelo, con cerca de 250ml de capacidad.

    3.12 Disco de polietileno de 0,2mm de alto y diámetro de 50mm.

    3.13 Vaselina solida.

    3.14 Hoja de ensayo, de acuerdo con el modelo del Anexo B-1.

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    4. PRESICIÓN

    El equipo de compactación miniatura debe tener precisión para determinación de la altura

    de la probeta, conforme sigue:

    4.1 Poner sobre el pistón del compactador los discos de polietileno y el cilindro patrón,

     para que se quede muy bien centrado.

    4.2 Poner el soquete utilizado sobre la superficie superior del cilindro patrón, también

    centrándolo de la forma mas perfecta posible.

    4.3 Poner el suporte del extensómetro sobre la placa superior de la armazón de

    compactación, de forma que el asta movible del extensómetro quede perfectamente

    centrada sobre el asta del soquete.

    4.4 Calcular la constante de precisión K a del conjunto compactador-soquete con lafórmula:

    K a = Ac ± La 

    Donde Ac es la altura del cilindro patrón en 0,01mm, y La es la lectura del extensómetro

    mencionado en el ítem 4.3, en 0,01mm. Utilizar la señal positiva (+) de la fórmula si elextensómetro es puesto de cabeza abajo, utilizar la señal negativa (-) si es puesto cabeza

    arriba.

    Para ayudar los cálculos y registros de datos, utilizar como unidad el centésimo demilímetro.

    5. MUESTRA 

    La muestra debe ser recogida de acuerdo con la norma DNER-PRO 003/94 (ver 2.1.b),

    con cuantidad mínima de 2500g de fracción pasando por el tamiz de 2mm.

    6. PREPARO DE MUESTRA

    6.1 Poner la muestra recibida en un tablero, desterronar, homogeneizarla y secarla al aire,

    revolviendo periódicamente hasta que llegue a un nivel de humedad cerca de la

    higroscópica. El secado podrá ser realizado con equipo de secado, desde que la

    temperatura no exceda 60 ºC.

    6.2 Pasar el suelo por el tamiz de 2mm, desterronando las fracciones retenidas con el uso

    del mortero con manos (pilón) recubierta en goma. Determinar la porcentaje

    correspondiente a la fracción retenida y rechazarla.

    6.3 Obtener, por lo menos, la cuantidad de material pasando por el tamiz de 2mm,

    conforme ítem 5 y homogeneizarla muy bien.

    6.4 Pesar la porción obtenida, de acuerdo con el ítem 6.3 y retirar una fracción para

    determinación del nivel de humedad, para eventual uso en los cálculos de porcentaje defracción retenida en el tamiz de 2mm y para orientación de las humedades a añadir en las porciones a compactar.

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    6.5 Obtener 5 (cinco) porciones de 500g y añadir, a cada una de ellas, agua en cuantidadque logre obtener porciones que tengan humedades sucesivamente crecientes, cerca de

    1,5% a 2% en suelos arenosos, 3% a 4% en suelos arcillosos lateríticos, y de 5% en suelosarcillosos no lateríticos y limo micáceo y caolinita. Estas porciones deberán incluir la faja

    de humedad permitiendo el trazado completo de la curva de compactación.

    6.6 Homogeneizar cada porción obtenida de acuerdo con el ítem 6.5 en balde apropiado

    y acondicionarlas en bolsa de polietileno o recipiente plástico con tapa, herméticamente

    vedado. Dejar las porciones acondicionadas en reposo, por 24 horas.

    7 ENSAYO

    7.1 Echar vaselina en los moldes ocupados con la ayuda de un paño y remover los excesos

    con franela seca.

    7.2 Poner los espaciadores envolviendo el pistón del compactador. Poner el molde sobre

    los mismos de forma que el pistón quede parcialmente dentro del molde. Poner el discode polietileno en el molde de forma que cubra perfectamente el topo del pistón.

    Introduzca, si necesario, el anillo de estanqueidad dentro del cilindro, de forma que cubra perfectamente el topo del pistón.

     Nota 1: Es recomendado el uso del anillo de estanqueidad, cuando la holgura entre el

    diámetro interno del molde y el pistón sea cerca de 0,2mm y cuando se utiliza porcionesmuy húmedas de arcilla y limos arcillosos;

    7.3 Homogeneizar la porción de muestra preparada con menor nivel de humedad y pesarlas cuantidades:

    a) 

    Lateríticos – cerca de 190g;

     b)  Limosos caolinita micáceos – cerca de 170g;c)

     

    Arcillosos no lateríticos – cerca de 180g

    7.4 Echar en el molde la porción ya pesada, con ayuda del embudo.

    7.5 Nivelar el suelo dentro del molde con ayuda del aplanador, ejerciendo pequeña

     presión y efectuando movimiento rotativo pequeño.

    7.6 Poner el disco de polietileno sobre el topo de la porción de suelo. Si necesario,

    introducir el anillo de estanqueidad, obedeciendo las recomendaciones de la “Nota 1”.

    7.7 Retirar una parte de la porción de muestra que se quedó en la bolsa de polietileno o

    recipiente plástico, para determinar el nivel de humedad.

    7.8 Efectuar compactación obedeciendo la siguiente secuencia:

    7.8.1 Adaptar el soquete sobre el topo de la muestra protegida con disco de polietileno y proceder la compactación conforme discriminado abajo:

    7.8.1.1 Procedimiento A – Compactación con energía normal. Aplicar 4 (cuatro) golpes(arcillas, suelos arcillosos) o 5 (cinco) golpes (limos, suelos limosos y arenosos) con elsoquete liviano.

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    7.8.1.2 Procedimiento B – Compactación con la energía intermedia. Aplicar 6 (seis)golpes con el soquete pesado.

    7.8.2 Retirar el soquete, invertir la probeta y aplicar mismo numero de golpes

    especificado en el ítem 7.8.1, conforme energía especificada.

    7.8.3 Efectuar la lectura del extensómetro. Calcular la altura A de la probeta en milímetros

    con la fórmula:

    A = 0,01 x (K a ± Le)

    Donde:

    A – Altura de la probeta, en mm, con aproximación de 0,1mm;

    K a  – Constante de precisión del conjunto compactador-soquete utilizado (conforme

    obtenido en el Capítulo 4), en 0,01mm;

    Le – Lectura del extensómetro, en 0,01mm;

    Utilizar señal negativo de la fórmula cuando el extensómetro sea puesto cabeza abajo yseñal positivo si el extensómetro sea puesto cabeza arriba.

    7.8.4 Utilizando el extractor del compactador, mover la probeta de forma que su topo

    coincida con el borde del molde.

    7.8.5 Efectuar la medida de altura de la probeta con el uso del dispositivo mencionado en

    el ítem 3.2. Esta altura no debe se alejar mas que 1mm de la calculada en el ítem 7.8.3.

     Nota 2: Los valores obtenidos en el ítem 7.8.3 deben ser utilizados preferencialmente enlos cálculos necesarios para obtención de la curva de compactación y en otros cálculos

    que utilicen la altura inicial de la probeta;

     Nota 3: La medida de la altura con el uso del dispositivo mencionado en el ítem 3.2 es

    optativa.

    7.8.6 Si la altura obtenida del ítem 7.8.3 sea entre 50mm ± 1mm, la operación de

    compactación para el nivel de humedad considerado esta encerrada. Si la condición no es

    satisfecha compactar la parte restante de la porción de la muestra del ítem 7.3, utilizando

    una masa calculada ajustada Mc, obtenida con la fórmula:

    Mc = Mi x 50

    A

    Mi es la masa utilizada en la compactación que resulto en altura A, en milímetros, con

    aproximación de 0,01mm, valores obtenidos del ítem 7.8.3.

    Repetir después las operaciones de los ítems 7.1 a 7.6 y 7.8.1 a 7.8.6.

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    7.8.7 Si la condición del ítem 7.8.6 no es satisfecha, nueva porción de suelo debe ser preparada con la misma humedad, repitiendo las operaciones de los ítems 7.1 a 7.6 y 7.8.1

    a 7.8.6, hasta que esta condición sea satisfecha.

    7.8.8 Continuar la operación de compactación, utilizando porciones de suelo con nivel de

    humedad creciente, observando que inicialmente se debe aumentar la masa de las porciones en las compactaciones sucesivas, en cuantidades apropiadas. En las

    compactaciones finales se debe suprimir este aumento, o mismo disminuir la masa de las

     porciones de suelo. Sugerencia, como primera aproximación, es utilizar el aumento de

    masa en la etapa inicial de la compactación conforme sigue:

    a)  Suelos arenosos y arcillosos lateríticos – 20g;

     b) 

    Suelos limosos caolinita micáceos – 14g;

    c)  Suelos arcillosos no lateríticos – 18g.

    8 CALCULOS

    8.1 Calcular el nivel de humedad h, de cada porción utilizada en la compactación, con la

    fórmula:

    h = (Mh – Ms) x 100Ms

    Donde:

    h – nivel de humedad de la muestra en porcentaje, con aproximación de 0,1%;

    Mh – masa de suelo húmedo;

    Ms – masa de suelo seco en estufa con temperatura de 110 ºC ± 5 ºC, hasta la constanciade masa.

    8.2 Calcular la masa especifica aparente seca del suelo compactado (MEAS), con la

    fórmula:

    MEAS = 100 x Mh 

    (100 + h) x V

    Donde:

    MEAS – masa especifica aparente seca del suelo, en g/cm3, con aproximación de 0,001

    g/cm3;

    Mh – Masa del suelo húmedo;

    h – nivel de humedad de la porción compactada;

    V – volumen de la probeta compactada, igual que la área de la sección entera del molde

    (generalmente 19,6 cm

    2

    ) multiplicada por la altura A de la probeta, en cm, conaproximación de 0,001 cm; cuando sea utilizado anillos de estanqueidad, el volumen totalde los mismos debe ser sustraído de este volumen.

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    9 RESULTADOS

    9.1 Curva de compactación

    La curva de compactación es dibujada, marcándose en ordenadas las masas especificas

    aparentes del suelo seco (MEAS) y en abscisas los niveles de humedad correspondientes,h, obtenidos conforme Capítulo 8.

    9.2 Masa especifica aparente máxima del suelo seco

    Es el valor determinado por la ordenada máxima de curva de compactación.

    9.3 Nivel óptimo de humedad

    Es el valor de la abscisa correspondiente, en la curva de compactación, al punto de la

    masa especifica aparente máxima del suelo seco.

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