CONTENIDO 123456

1. OBJETIVOS4

2. EQUIPOS DE LABORATORIO UTILIZADOS EN EL LABORATORIO5

3. MATERIALES7

4. REGISTRO FOTOGRFICO7

5. CALCULOS Y RESULTADOS9

6. ANLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES13

7. APLICACIONES14

8. BIBLIOGRAFA17

Lista de Figuras

Figura 1. Molde por utilizar5

Figura 2. Martillo de compactacin5

Figura 3. Balanza y horno5

Figura 4. Escalmetro6

Figura 5. Serie de Tamices6

Figura 6. Pala, probeta y recipientes6

Figura 7. Cuarteo manual de material7

Figura 8. Tamizado del material7

Figura 9. Humectacin de la muestra8

Figura 10. Llenado y Compactacin de la muestra8

Figura 11. Curva de Compactacin12

Figura 12. Accin de una compactadora de rodillos vibratorios sobre una capa.14

Figura 13. Compactadora de rodillo (PS150C HW)14

Lista de Tablas

Tabla 1. Ensayos necesarios en un suelo7

Tabla 2. Resumen de datos11

1. OBJETIVOS

Objetivo General

Establecer la relacin entre la humedad y el peso unitario de una muestra de suelo compactado en un molde de dimensiones especficas, con una martillo de 4.54 kg, que cae desde una altura aproximada de 457mm.

Objetivos Especficos

Realizar la compactacin de un suelo seleccionado y cuarteado al que previamente se le adicion un porcentaje de agua correspondiente al 12%, 16%, 20%, 24% y 28%.

Establecer la humedad y la densidad seca correspondiente a cada porcentaje de agua agregado.

Realizar una grfica Densidad seca Vs humedad, para expresar el comportamiento del suelo luego de ser sometido al proceso de compactacin.

Definir la densidad seca mxima y su humedad correspondiente, denominada ptima, que se puede conseguir con ese suelo en el laboratorio.

Interpretar los resultados obtenidos en el laboratorio, para aplicarlos de manera adecuada cuando se analicen capas granulares puestas en servicio en una obra.

2. EQUIPOS DE LABORATORIO UTILIZADOS EN LA PRCTICA

2.1. Molde cilndrico con un = 15.21 cm (Figura 1), fabricado con metal y con collares graduables, ajustado a una placa del mismo material,

Figura 1. Molde por utilizar

2.2. Martillo compactador de operacin manual (Figura 2), fabricado con metal y un peso de 4.54 Kg. (en la imagen tambin se indica el martillo utilizado en el ensayo estndar)

Figura 2. Martillo de compactacin

2.3. Balanzas, se utilizan dependiendo de la sensibilidad que se requiera, tambin un Horno (Figura 3)

Figura 3. Balanza y horno

2.4. Escalmetro (Figura 4), para medir las dimensiones del molde y un cuchillo para enrasar el suelo compactado.

Figura 4. Escalmetro

2.5. Tamices 2, No. 4 y el (Figura 5) para realizar el remplazo de suelo.

Figura 5. Serie de Tamices

2.6. Se utilizaron adems, una pala, una probeta graduada, esptula y recipientes (Figura 6).

Figura 6. Pala, probeta y recipientes

3. MATERIALES

El suelo utilizado es material de la Cantera de Rosapamba en Catambuco, ubicada en el Departamento de Nario al sur del Pas, a 5 Km de la ciudad de Pasto.

Este material debe contar con los siguientes ensayos:

Tabla 1. Ensayos necesarios en un suelo

Equivalente de Arena

No cumple

Lmites de Atterberg

No cumple

Materia orgnica

No cumple

Granulometra

No cumple

Agua: se utiliz agua potable para realizar la compactacin a diferentes humedades.

4. REGISTRO FOTOGRFICO

4.1. Debido a que la muestra estaba hmeda, se dej secar y se procedi al cuarteo. Luego del cual se seleccion la muestra de suelo (Figura 7).

Figura 7. Cuarteo manual de material

4.2. Se tamiz el material a travs de la malla No.2, luego por la nmero y la No. 4, para hacer el remplazo y definir la muestra (Figura 8).

Figura 8. Tamizado del material

4.3. Se mezcl la muestra representativa (6 kg) escogida, con agua suficiente para humedecerla y llevarla al 12, 16, 20, 24 y 28%. (Figura 9)

Figura 9. Humectacin de la muestra

4.4. Luego se procedi a llevar la muestra humedecida hasta el molde donde se compact manualmente con el martillo de 4.54 Kg, 5 capas. (56 golpes para cada capa).

Figura 10. Llenado y Compactacin de la muestra

4.5. Se retira el cuello del molde y se procede a enrasar la muestra compactada, para pesarla en la balanza.

4.6. Finalmente, se toma una muestra de la cual se conoce su peso y se la lleva al horno para registrar la humedad y su densidad seca.

5. CALCULOS Y RESULTADOS

Al realizar el ensayo de compactacin (Proctor modificado), se calcula cmo vara la densidad mxima de un suelo en funcin de la humedad ptima del mismo, por eso, es necesario realizar diferentes pruebas, para este caso fueron 12, 16, 20, 24 y 28%.

Antes de conocer la cantidad de agua por agregar a una muestra de suelo en estado seco para que posea la humedad deseada, que en este caso es del 20%, se hacen los siguientes clculos:

a) Se toman 6000 gr del suelo escogido, para esta prueba se utiliz un recebo.

b) A la humedad deseada (wdeseada) se le resta la humedad actual (wactual).

c) Se aplica la siguiente frmula

d) Se remplazan los datos:

A los 6000 gr de suelo seco se le adicionan 994 ml de agua hasta que tenga la humedad deseada (20%).

Tras realizar la compactacin, hacindola en 5 capas de 56 golpes cada una, se toma el peso de muestra ms el molde.

Se toma un recipiente y se lo pesa. Se llena con una muestra de suelo y se vuelve a tomar su peso, se deja en el horno para que pierda toda el agua. Al da siguiente se toma el peso de la muestra seca + recipiente.

Tras obtener los datos anteriores se puede obtener la humedad verdadera, as:

Ahora, se puede obtener la densidad hmeda, haciendo que.

Con la densidad anterior, se puede obtener la densidad seca, la cual es la densidad buscada, para ello se utiliza la siguiente ecuacin:

Tras realizar los pasos necesarios en el laboratorio se obtuvieron los datos de la Tabla 2.

Tabla 2. Resumen de datos

Prueba

No.

56

56

56

56

56

Golpes

No.

1

2

3

4

5

Humedad deseada

%

12

16

20

25

28

Humedad inicial

%

3.58

2.95

2.95

2.95

2.45

Humedad adicional

%

8.42

13.05

17.05

22.05

25.55

Peso muestra humedad

gr

225.6

118.5

118.5

118.5

748.3

Peso muestra seca

gr

219.1

115.1

115.1

115.1

730.4

Agua adicional

cc

487.74

760.56

993.69

1285.09

1496.34

Molde

No.

1

1

1

1

1

Volumen del Molde

cc

2118.79

2118.79

2118.79

2118.79

2118.79

Peso de la muestra humedad + molde

gr

10370

10520

10800

10831

10995

Peso del molde

gr

6709

6709

6709

6709

6709

Peso de la muestra hmeda

gr

3661

3811

4091

4122

4286

Humedad de Horno

%

10.33

13.66

18.06

18.31

24.11

Peso recipiente

gr

46.1

47.03

150

43.2

147.5

Peso recipiente + Suelo hmedo

gr

140.1

227.03

1000

281.6

649.9

Peso recipiente + Suelo seco

gr

131.3

205.4

870

244.7

552.3

Peso muestra seca de ensayo

gr

85.2

158.37

720

201.5

404.8

Densidad muestra Seca

gr/cc

1.566

1.583

1.636

1.644

1.630

Densidad muestra Humedad

gr/cc

1.728

1.799

1.931

1.945

2.023

Con los datos obtenidos, se realiza una grfica (Figura 11), en la que se relacionan las masas unitarias secas (dibujadas como ordenadas) y las humedades correspondientes (abscisas).

Figura 11. Curva de Compactacin

6. ANLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

La densidad mxima del suelo es de 1656 Kg/m3 (103 lb/ft3) cuando posee una humedad ptima del 21.1%. Su curva y valores se asemejan al de un limo arenoso; es decir, necesita de altas humedades para poder compactarse de forma correcta; sin embargo, el uso de mucha agua dificulta el proceso.

Para poder llevar a cabo el ensayo del Proctor modificado, la muestra de suelo, debe cumplir con una serie de ensayos tales como el equivalente de arena, la granulometra, materia orgnica y los lmites de Atterberg; de lo contrario los resultados no son representativos del suelo, como es el caso de la muestra ensayada cuyos valores de humedad y densidad no se aceptaran en una obra real, aqu se debe esto a que era un ensayo explicativo.

La razn de la utilizacin del tamiz 2, es que se debe eliminar el sobre- tamao de partculas que puedan afectar el proceso de compactacin, luego el material que se retire se remplazar por uno diferente de igual peso. En obra, esta labor la hara una cuadrilla de obreros.

En la caracterizacin del suelo, fue posible observar que el afirmado era un tanto arenoso, as que se concluye que no era un suelo adecuado para la compactacin debido a que las partculas de arena son demasiado uniformes y esto dificulta el proceso.

En la prctica los porcentajes de agua que se agregan al suelo son elegidos tentativamente; sin embargo en el laboratorio se utiliz una frmula para determinar el contenido de agua, teniendo en cuenta la humedad inicial.

Es necesario recalcar que el material utilizado estaba muy hmedo y los porcentajes de agua eran elevados, lo que se traduce en una mayor energa de compactacin. Lo ideal es que el suelo est seco, para iniciar por la rama seca e irlo humedeciendo paulatinamente.

El ensayo de Proctor determina la mxima densidad que es posible alcanzar para suelos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condicin de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba Proctor est limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido mximo del 10 % en esta malla.

7. APLICACIONES

7.1. Cuando se trata de la estabilidad y durabilidad de las estructuras de pavimento, es la compactacin de las diferentes capas uno de los factores ms influyentes y decisivos, puesto que de este proceso depende su vida til o de servicio; as que se hace necesario tener parmetros de referencia para determinar la eficiencia de la compactacin en una obra y esto se logra a travs de los ensayos de laboratorio y el ms adecuado a las solicitaciones de las estructuras que se construyen en la actualidad es el Ensayo Proctor Modificado (Figura 12).

Figura 12. Accin de una compactadora de rodillos vibratorios sobre una capa.

7.2. Otra de las aplicaciones fundamentales de este ensayo radica en que en la obra se debe conocer la resistencia del suelo, respecto a la compactacin; sin embargo los mtodos y equipos que cumplen este proceso son costosos o no aplicables a ciertos tipos de suelos; por lo tanto se recurre a la determinacin indirecta de la resistencia, utilizando como parmetros la humedad y la densidad seca, datos que se obtienen con este ensayo de laboratorio (Figura 13).

Figura 13. Compactadora de rodillo (PS150C HW)

7.3. El ensayo del Proctor se utiliza en la construccin, como patrn de referencia o de comparacin con los resultados obtenidos en campo, mediante los diferentes ensayos que pueden ser: a) Ensayo de cono y arena y b) densmetro nuclear, para recibir o entregar las diferentes capas que forman parte de la estructura de un pavimento. Es un ensayo que permite determinar la densidad de compactacin de un suelo que asegure y garantice la capacidad portante o de soporte de las diferentes capas de la estructura y se pueda continuar con la instalacin de la siguiente capa. Se aplica para el recibo de:

Instalacin de sub-base granular

Instalacin de base granular

Para estos dos casos, una vez se obtienen los datos de campo, por cualesquiera de los mtodos, se comparan con los resultados de la densidad obtenida en el Proctor y, segn la exigencia de las normas, se da por aceptado o rechazado; por ejemplo, para una capa de base granular el INVIAS exige una densidad del 95-100% del Proctor hallada en laboratorio. Y este resultado se aplica para pavimentos de carreteras, aeropuertos, pisos industriales, espacio pblico, etc. En pavimentos tambin es utilizado como control de calidad para materiales granulares.

7.4. El ensayo modificado de compactacin, relaciones de humedad masa unitaria seca en los suelos proporciona la base para determinar el porcentaje de compactacin y contenido de agua necesarios para conseguir las propiedades geotcnicas requeridas por las especificaciones del proyecto.

7.5. El ensayo Proctor modificado permite conseguir la mxima compacidad de un suelo o capa granular con una energa de compactacin determinada, con el fin de evitar asentamientos una vez que la obra est puesta en servicio.

7.6. La curva de compactacin tambin nos aporta un valioso informativo sobre la cantidad de energa empleada en el proceso de compactacin, determinando que, mientras ms alta sea la curva, mayor ser la cantidad de energa invertida en el proceso.

7.7. En la vida real, la compactacin se realiza sobre materiales que sern utilizados para relleno en la construccin de terraplenes. El principal objetivo de la compactacin es mejorar las propiedades mecnicas del material en algunos aspectos; por ejemplo: Aumentar la resistencia al corte y, por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos. Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos. Disminuir la relacin de vacos y reducir la permeabilidad. Reducir el potencial de expansin, contraccin o expansin por congelamiento.

8. BIBLIOGRAFA

1. CONSTRUPEDIA. Ensayo Proctor modificado.