MECNICA DE SUELOS I2014

Ingeniera Civil

ENSAYO DE COMPACTACION DEL SUELO

INTRODUCCINSe denomina compactacin de suelos al proceso mecnico por el cual se busca mejorar las caractersticas de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformacin de los mismos. Este proceso implica una reduccin ms o menos rpida de los vacos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volmenes de importancia, fundamentalmente ligados a prdida de volumen de aire. La compactacin est relacionada con la densidad mxima o peso volumtrico seco mximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce como humedad ptima. La importancia de la compactacin es obtener un suelo de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecnico adecuado a travs de toda la vida til de la obra. Por lo general las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena suelta. OBJETIVOS: Determinar el peso volumtrico seco mximo (d mx) que pueda alcanzar un material, as como la humedad ptima (W pt.) a que deber hacerse la compactacin. Obtener la curva de compactacin de la muestra de suelo compactado en el laboratorio de los pesos especficos secos contra el contenido de humedad. Fijar los posibles errores que se pueden incurrir en el ensayo de compactacin. Conocer las tcnicas adecuadas para la preparacin de muestras para compactacin. Establecer la importancia del mtodo de compactacin como medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los suelos. Analizar el ensayo cumpliendo las normas que lo regulan, considerando los pasos que se deben seguir y los materiales que se deben usar.

MATERIALES: Muestra de suelo: 40 kg aproximadamente para el proctor estndar y modificado. Ensamblaje del Molde: Los moldes deben de ser cilndricos hechos de materiales. Las paredes del molde debern ser slidas, partidas o ahusadas. El tipo partido deber tener dos medias secciones circulares, o una seccin de tubo dividido a lo largo de un elemento que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que rena los requisitos de esta seccin.El collar de extensin debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del rea central ahuecada que acepta el molde cilndrico debe ser plana. Molde de 6 pulgadas: Un molde que tenga en promedio 6,000 0,026 pulg (152,4 0,7 mm) de dimetro interior, una altura de: 4,584 0,018 pulg (116,4 0,5mm) y un volumen de 0,075 0,0009 pie3 (2 124 25 cm3). Pisn o Martillo: Un pisn operado manualmente o mecnicamente. El pisn debe caer libremente a una distancia de 18 0,05 pulg (457,2 1,6 mm), un peso de 4.54 kg 0.01 kg proctor modificado y cae de 12 pulg(304.8 mm), un peso de 5.5 lb(2.5 kg) proctor estndar. Balanza: Una balanza de aproximacin de 1 gramo. Horno de Secado: Con control termosttico preferiblemente del tipo de ventilacin forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 9 F (110 5 C) a travs de la cmara de secado. Regla: Una regla metlica, rgida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de 0,005pulg (0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es ms grueso que 1/8 pulg (3mm). Tamices o Mallas: De pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y N 4 (4,75mm), conforme a los requisitos de la especificaciones ASTM E11 (Especificacin para mallas metlicas con fines de ensayo). Herramientas de Mezcla: Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta, esptula, bandeja, etc. o un aparato mecnico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con incrementos de agua.

PROCEDIMIENTO:1. Extraccin de muestra de suelo aproximadamente de 25 kg el peso fue calculado con la ayuda de un dinammetro, 1.6m de profundidad, el suelo usado en el ensayo es del Campus Universitario de la UNCP.2. Ya extrado la muestra de suelo esta se hace secar a la intemperie por dos das aproximadamente.3. Previamente secada la muestra al sol tomamos aproximadamente de 2kg de muestra de suelo para hacer su respectivo tamizado por las mallas 3/4pulg., 3/8pulg. y el N 4 esto nos servir para clasificar nuestro suelo y para con ello elegir si el mtodo a usar para el ensayo ser segn proctor el mtodo A, B o C.4. El tamizado nos dio el peso retenido y con ello calcular el porcentaje de suelo retenido en cada malla y con los datos la clasificacin resulto el mtodo C.5. El mtodo C nos indica que el dimetro del suelo debe ser menor a 19.0mm, entonces se procedi hacer pasar el suelo por la malla 3/4pulg. para obtener cuatro diferentes muestras de pesos diferentes que se aproximaban a 5kg.6. Ya teniendo las cuatro bandejas con las respectivas muestras de dimetro menor a 19.0mm, se le aade agua al 2%, 4%, 6% y 8% a cada una de las muestras para luego amasarlo con la mano y dejarlo reposar por 24h segn las normas ASTM D-698 y ASTM D- 1557.7. Reposada las muestras se divide en 3 partes iguales para el proctor estndar y 5 para el proctor modificado. Despus del curado si se requiere, cada espcimen se compactar de la siguiente manera:8. Determinar y anotar la masa del molde o molde y el plato de base.9. Ensamble y asegure el molde y el collar al plato base. El mtodo de enlace o unin al cimiento rgido debe permitir un desmolde fcil del molde ensamblado, el collar y el plato base despus que se concluya la compactacin.10. Compactar el espcimen en cinco capas. Despus de la compactacin, cada capa deber tener aproximadamente el mismo espesor. Antes de la compactacin, colocar el suelo suelto dentro del molde y extenderlo en una capa de espesor uniforme. Suavemente apisonar el suelo antes de la compactacin hasta que este no est en estado suelto o esponjoso, usando el pisn manual de compactacin o un cilindro de 2 pulg (5 mm) de dimetro. Posteriormente a la compactacin de cada uno de las cuatro primeras capas, cualquier suelo adyacente a las paredes del molde que no han sido compactados o extendido cerca de la superficie compactada ser recortada. El suelo recortado puede ser incluido con el suelo adicional para la prxima capa. Un cuchillo u otro aparato disponible puede ser usado. La cantidad total de suelo usado ser tal que la quinta capa compactada se extender ligeramente dentro del collar, pero no exceder 1/4pulg (6 mm) de la parte superior del molde. Si la quinta capa se extiende en ms de 1/4pulg (6 mm) de la parte superior del molde, el espcimen ser descartado. El espcimen ser descartado cuando el ltimo golpe del pisn para la quinta capa resulta por debajo de la parte superior del molde de compactacin. Compactar cada capa con 56 golpes para el molde de 6 pulgadas (152,4 mm). 11. Despus de la compactacin de la ltima capa, remover el collar y plato base del molde. El cuchillo debe usarse para ajustar o arreglar el suelo adyacente al collar, soltando el suelo del collar y removiendo sin permitir el desgarro del suelo bajo la parte superior del molde.12. Cuidadosamente enrasar el espcimen compactado, por medio de una regla recta a travs de la parte superior e inferior del molde para formar una superficie plana en la parte superior e inferior del molde. Rellenar cualquier hoyo de la superficie, con suelo no usado o despejado del espcimen, presionar con los dedos y vuelva a raspar con la regla recta a travs de la parte superior e inferior del molde.13. Determine y registre la masa del espcimen y molde con aproximacin al gramo. Cuando se deja unido el plato base al molde, determine y anote la masa del espcimen, molde y plato de base con aproximacin al gramo.14. Remueva el material del molde. Obtener un espcimen para determinar el contenido de agua utilizando todo el espcimen (se refiere este mtodo) o una porcin representativa. Cuando se utiliza todo el espcimen, quibrelo para facilitar el secado. 15. Luego se pesa la muestra extrada de la compactacin para luego llevarlo al horno. luego de 18h se retira del horno se vuelve a pesar y con ello obtenemos el contenido de humedad.

TEORA:A partir de 1933, el Ing. R. Proctor dio inicio al estudio racional de la Compactacin. Este investigador verific, que un mismo suelo, conforme su contenido de Humedad, reacciona de manera diferente a la Compactacin, alcanzando valores diversos de densidad.Proctor compact muestras de suelo en un recipiente cilndrico, utilizando diferentes contenidos de humedad. Despus de Compactar la muestra en el cilindro y determinar su Densidad, la retiraba del cilindro, la desmenuzaba y aumentaba el agua repitiendo la operacin de Compactacin.Con los valores de Densidad y Humedad, obtenidos de la Compactacin de cada muestra, Proctor pudo trazar la Curva de Compactacin (tpica para todos los suelos), que a su vez le permiti encontrar la Densidad Mxima y la Humedad ptima del suelo. Y es este precisamente este mtodo desarrollado porProctor, el utilizado actualmente para realizar la Compactacin de suelos.Es importante obtener la curva de compactacin, y por medio de esta una humedad optima, para lograr alcanzar el mximo grado de compactacin. Las pruebas que se realizan en los laboratorios nos generan una idea muy cercana de la humedad optima de nuestro terreno, esto en el caso de que se realicen correctamente los procedimientos de obtencin y preparacin de la muestra con el objetivo de que se obtenga lo ms representativa posible.Los mtodos usados para la compactacin de los suelos dependen del tipo de los materiales con los que se trabaje en cada caso. Los suelos puramente friccionantes como la arena se compactan eficientemente por mtodos vibratorios y mtodos estticos; en cambio los suelos plsticos, el procedimiento de carga esttica resulta el ms ventajoso. Los mtodos usados para determinar la densidad mxima y humedad ptima:

a) Proctor Standard. b) Proctor Modificado Mtodos empleados en el proctor Standard y Modificada:

METODO "A" Molde: 4 pulg. de dimetro (101,6mm) Material: Se emplea el que pasa por el tamiz N 4 (4,75 mm). Capas: 5 Golpes por capa: 25 Uso: Cuando el 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz N 4 (4,75 mm). Otros Usos: Si el mtodo no es especificado; los materiales que cumplen stos requerimientos de gradacin pueden ser ensayados usando Mtodo B o C.METODO "B" Molde: 4 pulg. (101,6 mm) de dimetro. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). Capas: 5 Golpes por capa: 25 Usos: Cuando ms del 20% del peso del material es retenido en el tamiz N 4 (4,75mm) y 20% o menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). Otros Usos: Si el mtodo no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradacin pueden ser ensayados usando Mtodo C.METODO "C" Molde: 6 pulg. (152,4mm) de dimetro. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz pulg (19,0 mm). Capas: 5 Golpes por Capa.: 56 Usos: Cuando ms del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz pulg (19,0 mm). El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de dimetro no ser usado con los mtodos A o B.

CLCULOS:ANALISIS MECANICO POR TAMIZADO PARA OBTENER EL TIPO DE SUELO PARA EL ENSAYO DE COMPACTACINMasa del platillo 205.3gr

Masa total aparente 2866gr

Masa real 2660.7gr

TABLA DE DATOS

GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

TAMIZ(N) ABERTURA (mm)PESO REAL RETENIDO (gr)PESO REAL RETENIDO CORREGIDO (gr)% RETENIDO% RETENIDO ACUMULADO

3/4"19703.7703.726.4526.448

3/8"9.51042.31043.939.2365.682

N44.75360.3360.313.5479.224

Fondo0552.8552.820.78100.000

SUMA2659.1

2660.7

1.6

error %=0.060134551

FORMULAS EMPLEADAS PARA OBTENER LA DENSIDAD SECA MAXIMA Y LA HUMEDAD PTIMAh

m: Peso volumtrico Hmeda del espcimen compactado (gr/cm3)Wt: Peso del espcimen hmedo y molde (gr)Wmd: Peso del molde de compactacin (gr)V: Volumen del molde de compactacin (cm3)d

d: Peso volumtrico seca del espcimen compactado (gr/cm3)w: Contenido de agua (%)En el clculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de saturacin o curva de relacin de vacos cero del peso unitario seco, seleccione los valores correspondientes de contenido de agua a la condicin de 100% de saturacin como sigue:

dz = Peso volumtrico del suelo saturado. Ss = Peso especfico de los slidos. w = Peso especfico del agua.

PROCTOR MODIFICADO

ENSAYO #1234

Volumen del cilindro2124212421242124

Peso del molde cilndrico2805330928053309

Peso del material + molde cilndrico7258821376638119

Peso de la muestra4453490448585010

Tara n

Peso de tara62.277.772.957.3

Peso seco + tara500.2307.7392.9337.2

Peso hmedo + tara511.8319.4417.5362.9

PROCTOR ESTANDAR

ENSAYO #1234

Volumen del cilindro2124212421242124

Peso del molde cilndrico2805280528052805

Peso del material + molde cilndrico6938722274867466

Peso de la muestra4133441746814778

Tara n13525459

Peso de tara62.560.970.249.5

Peso seco + tara199.8211.3205.9243.9

Peso hmedo + tara203218258219.9

TIPO DE ENSAYO: PROCTOR MODIFICADOGolpes/Capa56N Capas:5

NORMAASTM1557- 91

MOLDE N1Volumen del Molde:2124Peso del Molde:2805

ENSAYO N1234

PESO DEL SUELO HUMEDO + MOLDE7258821376638119

PESO DEL SUELO HUMEDO 4453490448584810

PESO UNITARIO HUMEDO2.0965160082.308851222.287193972.2645951

TARA No

SUELO HUMEDO + TARA511.8319.4417.5362.9

SUELO SECO + TARA500.2307.7392.9337.2

PESO AGUA11.611.724.625.7

PESO TARA62.277.772.957.3

PESO SUELO SECO438230320279.9

(%) DE HUMEDAD2.6484018265.086956527.68759.18185066

PESO UNITARIO SECO gr/cm3 (DENSIDAD)2.0424244022.197086392.123917792.07414977

(%) DE HUMEDAD OPTIMA5.612933407DENSIDAD MAX gr/cm32.2021102

TIPO DE ENSAYO: PROCTOR ESTANDARGolpes/Capa56N Capas:3

NORMAASTM698 91

MOLDE N: 01Volumen del Molde:2124 cm3Peso del Molde:2805 gr

ENSAYO N1234

PESO DEL SUELO HUMEDO + MOLDE6938722274867466

PESO DEL SUELO HUMEDO 4133441746814661

PESO UNITARIO HUMEDO1.9458568742.079566852.203860642.19444444

TARA No13525459

SUELO HUMEDO + TARA203218219.9259

SUELO SECO + TARA199.8211.3205.9243.9

PESO AGUA3.26.71415.1

PESO TARA62.560.970.249.5

PESO SUELO SECO137.3150.4135.7194.4

(%) DE HUMEDAD2.3306627824.4547872310.316875467.76748971

PESO UNITARIO SECO gr/cm3 (DENSIDAD)1.9015384251.99087751.9977547692.03627685

(%) DE HUMEDAD OPTIMA7.499804688DENSIDAD MAX gr/cm32.038343

DATOS PARA LA CURVA DE VACIOS O DE SATURACION AL 100%Peso volumtrico saturadaHumedad (%)

2.5111039122.648401826

2.3662098955.086956522

2.229047017.6875

2.157191449.181850661

2.5313005462.330662782

2.4021422254.454787234

2.10563567110.31687546

2.2250796747.767489712

-------- Curva de saturacin al 100% -------- Curva de compactacin proctor modificado-------- Curva de compactacin proctor estndarRESULTADOS:Proctor modificado Proctor estndar

Densidad seca mxima2.2021102392.038343

Humedad optima5.6129334077.499804688

CONCLUSIONES:Despus de haber concluido satisfactoriamente el ensayo proctor modificado y estndar, aseveramos con un rango amplio de confiabilidad el hecho de haber alcanzado los objetivos propuestos al inicio del ensayo; logramos obtener un peso especfico seco mximo el cual fue del 2.04 gr/cm3 proctor estndar, 2.20gr/cm3 proctor modificado y un grado de humedad ptimo de 7.5% proctor estndar, 5.61% proctor modificado, evidenciados en la respectiva curva de compactacin, adems, se obtuvo la correspondiente curva de saturacin del 100%, para la cual nuestra Curva de compactacin se encuentra a la izquierda de esta.Esta curva de compactacin; humedad-peso especfico, representa la variacin de los pesos especficos secos alcanzados por una muestra de suelo que se ha compactado en el laboratorio en dependencia a la variacin de los contenidos de humedad de la misma.Para cumplir con las especificaciones de las normas ASTM 698, INVE 141-07 y ASSHTO T180, de mantener un peso especfico mximo del 95%, obtuvimos que este valor fue de 2.04 gr/cm3 proctor estandar y 2.20 gr/cm3 proctor modificado, para el cual estas normas plantea que este valor (95%),del peso especfico seco mximo en el laboratorio, para el campo este deber ser mayor al del laboratorio, para poder garantizar un rango ptimo de confiabilidad, es decir nuestro peso especfico se muestra ubicado en el rango, para el cual puede considerarse optimo y confiable, Cuando se trabaja con una humedad mayor que la obtenida, la compactacin se ver afectada y mientras mas se desee compactar esto no ser posible porque el ndice de vaco presente en este suelo estar saturado de agua lo que provocara que las partculas de suelo no se puedan juntar ms, provocando una compactacin ineficiente.El contenido de humedad optima es un valor que nos sirve como gua para ver en el campo cuanto de agua se le debe agregar al suelo a compactar.Como la curva no corte a la curva de saturacin (con S=100%) el ensayo y los clculos se hicieron con propiedad.

RECOMENDACIONES: Se deber tener especial cuidado al retirar la extensin del molde de modo de no despegar la ltima capa compactada. Es conveniente engrasar las paredes internas del molde y extensin para facilitar las operaciones de extraccin y alterar as lo menos posible las muestras compactadas. Efectuar medidas congruentes en los procesos de mezclado. Usar algn dispositivo que facilite o que propenda a conseguir una homogeneidad casi del 100% al mezclar el material con el agua adicional. Llevar una secuencia lgica del nmero de golpes del pisn sobre la superficie del material. Asegurarse de que el martillo llegue al mximo de la altura para garantizar la cada de potencial requerida segn la norma que regula el mtodo del Proctor estndar.

BIBLIOGRAFA Mecnica de Suelos, tomo 1, JUAREZ BADILLO, RICO RODRIGUEZ http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/03_clases_catedra/clases_catedra_ms2/ms2/compactacion_suelos.pdf http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-17.pdf http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo33_p.pdf http://www.lms.uni.edu.pe/Proctor%20Modificado.pdf http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo34_p.pdf http://www.ftc.uni.edu.ni/pdf/guias_laboratorio/Guias_de_laboratorio_de_Suelos_I.pdfANEXOS

Secando el suelo a la intemperie con la ayuda del sol.