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7/21/2019 Manual de Mecanica de Suelos I-final
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AGRADECIMIENTO
A nuestra primera casa superior de estudios "Universidad Nacional de
Huancavelica" por habernos acogido en sus aulas, a los catedrticos de
la facultad de ingeniera de Minas y Civil, en especial a los docentes de la
escuela acadmica profesional de ingeniera Civil-Lircay, por haber
compartido sus valiosos conocimientos para nuestra formacin
profesional.
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DEDICATORIA
En primer lugar damos gracias a Dios, por su bondad, por darnos la vida
y el camino hacia el xito.
A nuestra familia, en especial a nuestros padres y hermanos por su
cario, comprensin, su esfuerzo y apoyo incondicional que nos
brindan, por su perseverancia en motivarnos a luchar, para alcanzar las
metas anheladas y transformar en realidad nuestros sueos y
aspiraciones.
Por todo eso y mucho ms, nuestro esfuerzo se lo dedicamos a ellos.
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NDICE pg.
Agradecimientos. 03
Dedicatoria. 04
Gua general para las prcticas de laboratorio 06
Muestreo del suelo 11
Contenido de humedad.. 16
Peso volumtrico de suelo cohesivo.. 24
Limite lquido y limite plstico.. 30
Lmite de contraccin. 51
Anlisis granulomtrico. 54
Proctor estndary modificado 68
ndice de soporte de california (c.b.r.)... 82
Bibliografa.. 101
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I.- GUIA GENERAL PARA LAS PRACTICAS DE LABORATORIO
1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecucin de las prcticas es
necesario que se preste debida atencin a las orientaciones emitidas
por el instructor de la prctica.
2. En la elaboracin del Informe, el estudiante debe formar pequeos
grupos de tres-cinco personas como mximo.
3. Antes de empezar un ensaye determinado, es aconsejable que el
estudiante se familiarice personalmente con el alcance y propsito de
la prueba a efectuar, as como con el procedimiento de trabajo que ello
involucra. Recuerde que la falta de preparacin personal puede
significar un menor aprovechamiento de parte del estudiante en el
momento de la ejecucin de su prctica.
II.- INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO
Atender las indicaciones del instructor.
Consultar con el instructor el material y equipo a usar.
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Al operar un equipo por primera vez, consultar previamente al
instructor.
Todo el material empleado debe ser usado de una manera econmica.
Cuidar las piezas pequeas del equipo tales como pesas, balanzas,
tamices, etc. Cualquier dao del equipo deber ser reportado de
inmediato. Dao o prdida debida a descuido ser cargado a la
persona responsable del dao.
Para identificacin posterior todos los especimenes, taras, etc.,
debern ser debidamente marcados.
Al terminar la prctica se limpiara el equipo y se eliminarn los
desperdicios resultantes, tanto de los bancos de trabajo como del piso.
Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los formatos
existentes.
III.- REPORTES:
1. Se entregarn al inicio de los exmenes parciales.
2. Se entregarn en grupos de cinco personas como mximo.
3. Deber ser breve y claro.
4. Es conveniente que en la portada del reporte se incluya la siguiente
informacin.
a. Universidad Nacional de Huancavelica
Facultad de Ing. Minas Civil
Escuela acadmica profesional de Ingeniera Civil-Lircay
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Laboratorio de Mecnica de Suelos, Tecnologa de Concreto y
Asfalto.b. Ttulo del ensaye.
c. Nmero del ensaye.
d. Cdigo del estudiante.
e. Grupo de prctica.
f. Profesor de teora y prctica.
g. Fecha de Entrega
El ordenamiento de los incisos anteriores queda a criterio del estudiante.
5. Para una mejor exposicin escrita del trabajo, es necesario organizarlo de
una manera lgica, y con toda la informacin correspondiente. Conviene
recordar que un reporte se escribe pretendiendo que sea comprensible
incluso por personas que no han visto el ensaye, y que dependiendo de
la forma de exposicin del trabajo escrito se puede lograr este objetivo.
A manera de sugerencia y ejemplo se presenta el siguiente ordenamiento
en la presentacin del reporte:
a. INTRODUCCIN; La Introduccin debe elaborarse como la
presentacin del trabajo desarrollado, de tal manera que se de un
enfoque general. Adems se debe expresar algunas definiciones.
Se debe escribir con sus propias palabras. No se debe transcribir
textualmente del libro de consulta o de la gua, sino hacerlo con su
estructuracin personal.
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b. Presentar un INDICEdel contenido del reporte, a fin de facilitar la
bsqueda de informacin en el texto.c. Definir bien los OBJETIVOS, del ensaye, estableciendo
adecuadamente el propsito y significado del mismo. Conviene
recordar que los objetivos se entienden como la aplicacin prctica
de los resultados y conocimientos adquiridos.
d. Describir los MATERIALESempleados en el ensayo, brindando la
informacin pertinente como tipo de material, procedencia, etc.
e. Indicar el EQUIPOque se utiliz en el ensayo, el uso y manejo del
mismo, as como sus limitaciones. Para lograr una mejor
visualizacin del tipo de equipo y su operacin, puede acudirse al
auxilio de diagramas o grficas.
f. PRESENTACIN DE DATOS, CALCULOS.-
Se debe tomar la costumbre de que los datos obtenidos en el
laboratorio sean presentados de una manera tabular. Es lgico que
cualquier resultado que se indique es consecuencia de ciertos
clculos numricos que deben indicarse en el reporte, mostrando
un ejemplo tpico. Todas las ecuaciones y frmulas empleadas
sern claramente establecidas junto con las definiciones de
smbolos empleados.
Los pasos hechos en los clculos, debern ser claramente
indicados.
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Deber tenerse sumo cuidado al elaborar una tabla o diagrama.
Estos debern ser tan claros como sea posible, completos por smismo, y en el caso ideal, debern contener la informacin
deseada sin necesidad de buscar referencia en el texto.
g. ANLISIS E INTERPRETACIN DE RESULTADOS,
CONCLUSIONES:
Se puede incluir una discusin rpida, enfocada principalmente a
los datos ms sobresalientes de las tablas o diagramas. Los
resultados de las pruebas se comparan con el estndar para
obtener las conclusiones que el caso requiera.
h. Hay que recordar que el reporte debe escribirse en lenguaje
tcnico y construccin gramatical correcta, incluyendo
REFERENCIAusada. No se debe escribir en primera persona (yo,
nosotros), si no en la tercera (se hizo, se calcularon).
El estudiante debe apreciar claramente la importancia que significa un
reporte, ya que deber efectuarlo como elemento esencial de la mayor
parte de su trabajo como ingeniero, y que de la prctica a que se somete
en el Laboratorio en la redaccin de informes y en la representacin de
los datos de una manera tcnica, obtiene un gran beneficio.
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OBJETIVOS
Que el estudiante adquiera los conocimientos terico-prcticos en la
exploracin de los suelos.
Que los estudiantes, efecten un mtodo de exploracin de campo (sondeo
manual).
Que los estudiantes desarrollen habilidades para poder realizar un muestreo
adecuado de los suelos, as como la identificacin en el campo de los suelos,
considerndose su textura, plasticidad, color, etc.
Que los estudiantes observen la variacin de la humedad, en las muestras
obtenidas en el campo a diferentes profundidades.
Muestreo:Consiste en la obtencin de una porcin del material con el que sepretende construir una estructura o bien del material que ya forma parte de la
misma, de tal manera que las caractersticas de la porcin obtenida sean
representativas del conjunto. El muestreo, adems, incluye las operaciones de
envase, identificacin y transporte de las muestras.
El muestreo comprende dos tipos de muestras:
MUESTREO DEL SUELO
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TIPOS DE MUESTRA
1.1 Muestras alteradas, son aquellas que estn constituidas por el
material disgregado o fragmentado, en las que no se toman precauciones
especiales para conservar las caractersticas de estructura y humedad; no
obstante, en algunas ocasiones conviene conocer el contenido de agua
original del suelo, para lo cual las muestra se envasan y transportan en
forma adecuada.
Las muestras alteradas, de suelos podrn obtenerse de una excavacin,
de un frente, ya sea de corte o de banco o bien, de perforaciones llevadas
a profundidad con herramientas especiales. Las muestras debern ser
representativas de cada capa que se atraviese, hasta llegar a una
profundidad que puede corresponder al nivel mas bajo de explotacin, al
nivel de aguas freticas o aqul al cual sea necesario extender el estudio.
El peso mnimo de la muestra ser de 80 Kg. Que es la cantidad de suelo
que comnmente se requiere para realizar las pruebas en materiales de
terraceras. Esta cantidad deber obtenerse de una muestra
representativa mediante el procedimiento de cuarteo.
El espaciamiento de los sondeos y el nmero de muestras que se tomen
debern estar de acuerdo con la homogeneidad del suelo y el tipo de
estudio de suelo de que se trate. En suelos que se presenten pocas
variaciones en sus caractersticas, el espaciamiento de los sondeos ser
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mayor que en los suelos heterogneos. Igualmente, en los estudios
preliminares el espaciamiento ser mayor que en los estudios definitivos.Equipos y materiales que se emplean en la obtencin de muestras
alteradas:
Picos
Palas
Barretas
Pulsetas
Posteadoras
Barrenas helicoidales
Tubos galvanizados para extensiones o Llaves Stillson
Sacos o costales
1.2 Muestras inalteradas, que son aquellas en las que se conserva la
estructura y la humedad que tiene el suelo en el lugar donde se obtenga
la muestra.
Las muestras inalteradas se obtendrn de suelos finos que puedan
labrarse sin que se disgreguen. La obtencin puede efectuarse en el piso
o en las paredes de una excavacin, en la superficie del terreno natural o
en la de una terracera. La extraccin para obtener la muestra deber de
ser de dimensiones tales que permitan las operaciones de labrado y
extraccin de la misma.
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Los equipos y materiales que se utilizan para la obtencin de las muestras
inalteradas:
Picos
Palas
Barretas
Cuchillos
Esptulas
Cucharas de albail
Machetes
Arcos con alambre acerado
Estufa
Brochas
Cinta mtrica de 20 mts de longitud
Flexmetro
Recipiente metlico
Manta de cielo
Brea
Parafina
Cajn de madera
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Procedimiento para la extraccin de las muestras inalteradas:
Si la muestra va ser obtenida en el piso de una excavacin o de una
superficie prcticamente horizontal, se marca un cuadro de 40 cms. por
lado aproximadamente, con el objeto de labrar un cubo de suelo de las
dimensiones mencionadas, se excava alrededor de las marcas con la
herramienta apropiada, sin daar la estructura de la muestra ya sea por
presin o por impacto; se profundizar lo necesario para poder efectuar
un corte horizontal en la parte inferior de la muestra. Inmediatamente
despus de haber realizado dicho corte y sin levantar la muestra, se cubre
sta con una manta de cielo recin embebida en una mezcla previamente
preparada, de 4 partes de parafina, por una parte de brea, licuadas por
medio de calor; la manta as preparada deber quedar bien adherida a la
muestra.
Una vez protegidas las 5 caras descubiertas, se procede a separar la
muestra cuidadosamente para no daarla e inmediatamente despus, se
procede a cubrirla igual que las otras caras. A continuacin se aplica con
una brocha, otra capa de parafina y brea fundidas y aprovechando la
temperatura de la mezcla, se fija la tarjeta de identificacin en la cara que
originalmente estaba en la parte superior.
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NORMA: ASTM D 2216-98
Objetivo:
Explicar en forma general el procedimiento que se debe desarrollar
para la determinacin del contenido de humedad de un suelo,
conforme a la norma ASTM D 2216-98.
Determinar el valor del contenido de agua del suelo mediante los datos
obtenidos durante el ensayo.
Definir el concepto de contenido de agua (humedad) de un suelo,
segn la norma ASTM D 2216-98.
Definicin:
Es la relacin de la masa de agua contenida en los poros o agua libre en una
masa dada de material, respecto a la masa de las partculas slidas de ese
material, expresada como porcentaje.
Frmula:
=
100 =
100 =
100
Donde:
CONTENIDO DE HUMEDAD
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W : Humedad
Wh : Peso de muestra hmeda
Ws : Peso de muestra seca
DESARROLLO DE LA PRCTICA
La prctica consistir en la realizacin de un sondeo manual de 1.50 a 3 metros
de profundidad, adems se obtendrn muestras alteradas que sern clasificadas
en el campo con la vista y el tacto:
Material y Equipo
Pala.
Barra.
Posteadora. Balanza: De capacidad conveniente y con las siguientes.
Aproximaciones: de 0.1 g para muestras de menos de 200 g de 0. 1 g
para muestras de ms de 200 g.
Su precisin variar dependiendo de la cantidad de la muestra a
ensayar, segn lo indicado en la tabla.
Cantidad de muestra a ensayar (g) Precisin de balanza (g)
2000 1
Fuente: Norma ASTM D 4753-98, volumen 04.08 (American Society for Testing and Materials)
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Tara para humedad.Recipientes apropiados fabricados de material
resistente a la corrosin, y al cambio de peso cuando es sometido aenfriamiento o calentamiento continuo.
Horno: Horno de secado termostticamente controlado, capaz de
mantener una temperatura de 110 5C.
Cucharn
Charola
Bolsas plsticas, tarjetas para Identificar las muestras.
Procedimiento sondeo manual
Localizar el sitio donde se realizar la excavacin.
Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia
orgnica superficial.
Definir el rea de la de la excavacin (rectangular o eliptica), la cual
estar en dependencia del equipo a utilizar.
Realizar la excavacin, inicialmente se utilizar la barra y la pala. A
medida que se profundiza se pueden ir utilizando el resto del equipo
(paln doble, posteadora, etc), en dependencia del tipo de suelo que
se encuentre que facilite el trabajo de excavacin.
Al ir avanzando en la excavacin se debe ir observando la variacin
de los estratos, considerando bsicamente el tamao de las partculas
y el color, los distintos estratos que se obtengan se deben colocar a un
lado de la excavacin separados entre si y en el orden que se van
obteniendo.
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Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5-3 m), se procede a
la descripcin de los suelos que corresponden a cada estrato. Luegose muestrea cada estrato por separado, esto consiste en colocar
suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas de plstico
con su correspondiente tarjeta que identifica a cada muestra y
posteriormente trasladarla al laboratorio.
Cerrar la excavacin con el material antes extrado, de tal manera que
se coloque el suelo a como estaba en su estado natural, o sea
depositando el suelo en orden inverso a como se extrajo.
La masa mnima del material hmedo seleccionado para ser
representativo de la muestra total (horno), estar de acuerdo a la
siguiente tabla:
Tamao mximo
de la partcula
(100% pasa)
Tamao nominal
de la malla
Masas mnimas recomendadas del
espcimen hmedo de ensayo, para
el contenido de humedad a ser
reportado al 0.1 %
Masas mnimas recomendadas
del espcimen hmedo de
ensayo, para el contenido de
humedad a ser reportado al 1 %
2 nun o menor No. 10 20 g 20 g
4.75 mm No. 4 100 g 20 g
9.5 mm 3/8 pulgadas 500 g 50 g
19.0 mm 3/4 pulgadas 2.5 Kg 250 g
37.5 mm 1 1/2 pulgadas 10 Kg 1 Kg
75.0 mm 3 pulgadas 50 Kg 5 Kg
Fuente: Norma ASTM D 2216-98, volumen 04.08 (American Society for Testing and Materials)
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Procedimiento para contenido de humedad
a) Pesamos, la muestra con el respectivo envase, en este caso el peso de la
muestra debe ser superior a los 20g.
Previo a ello hemos pesado el envase, este peso no se deber tomar en
cuenta dentro de los clculos, por lo que daremos los pesos descontando el
peso del envase.
Para nuestro caso el peso total est conformado por el envase con el peso
de la muestra.
b) Evaporamos, la muestra en el homo por un espacio de 24 horas (hasta que el
peso de la muestra sea constante) en el horno a una temperatura superior a
los 110oC. Esto con la finalidad de evaporar la presencia del lquido presente
en la muestra.
FOTO TOMADO AL MOMENTO DEL PESADO DE LA MUESTRA
c) Dejamos asentar, la muestra por un periodo de 5 minutos para lo cual la
hemos tapado con la finalidad de que no absorba humedad, presente en el
aire.
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FOTO TOMADA AL MOMENTO DEL ASENTAMIENTO DE LA MUESTRA SECA
d) Pesamos, nuevamente la muestra esta vez casi sin la presencia de agua, esto
con la finalidad de obtener el peso de la muestra seca.
e) Comparamos, mediante una razn la cantidad del agua (Que es la diferencia
entre la el peso de muestra - el peso de la muestra seca), con el peso del
suelo seca.
f) Calculamos, mediante la formula el % de humedad de la muestra.
=
100 =
contenido de humed d
PRUEBA NUMERO 1 2 3 UNIDADES
PESO DE LA TARA + PESO DEL SUELO HUMEDO 156.3 156.3 156.3 gr
PESO DE LA TARA + PESO DEL SUELO SECO 144.80 144.80 144.80 gr
PESO DEL AGUA CONTENIDA 11.50 11.50 11.50 gr
PESO DE LA TARA 50.26 37.20 37.20 gr
PESO DEL SUELO SECO 94.54 107.60 107.60 gr
CONTENIDO DE HUMEDAD 12.16 10.69 10.69 %
CONTENIDO DE HUMEDAD PROMEDIO 11.18 %
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A manera de ejemplo se calculara el contenido de humedad de la muestra N1
Primero se tiene el peso de la tara + peso del suelo hmedo (WT+Sw)
Despus de sacar del horno se tiene peso de la tara +peso del suelo
seco (WT+Ss).
Obtenemos el peso del agua de la siguiente manera.
= ( ) ( )
=
= Lqqd.
=(156.3 144.8) = 11.50
De igual forma se puede calcular el peso del suelo seco.
= ( )
=(144.8) 50.26 = 94.54
Finalmente calculamos el contenido de humedad.
=
100 =
11.5
94.54 100 = 12.16%
Donde:
Ww: peso del agua
Wss: peso del suelo seco
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Las pruebas se tienen que realizar como mnimo 3 pruebas de las cuales para
mejor aproximacin se sacara el promedio aritmtico y si una de ellas resulta conuna variacin mayor a 3% realizar un nuevo ensayo.
Presentacin de Resultados
En el reporte deber adjuntarse la siguiente informacin
- Plano de localizacin del sitio en estudio.
- Plano de ubicacin de sondeos.
- Perfil estratigrfico, conteniendo la descripcin de los suelos
encontrados.
- Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo;
- Nombre del Proyecto, Localizacin de los Sondeos, Nmero
de Sondeo, Nmero de Muestra, Profundidad de la Muestra,
Descripcin del Suelo, Color de la Muestra.
- Los clculos se tendrn que presentar mediante el formato
preestablecido en el CD adjunto al manual.
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1.- GENERALIDADES:
El peso volumtrico es la relacin del peso de la masa de suelo entre su volumen
de masa. Es la densidad del suelo, se le conoce tambin como peso unitario o
como peso especfico de masa.
2.- OBJETIVO
Determinar y Obtener el Peso Volumtrico de la masa de suelo.
Aplicable especialmente a suelos cohesivos.
3. MATERIALES:
Probeta graduada de 1000 ml.
Balanza con aproximacin de 0.1g
Pipeta, esptulas
Parafina de peso especfico conocido
4.- PROCEDIMIENTO
PESO VOLUMTRICO DE SUELO COHESIVO
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Tallado de la muestra
Tallar una muestra sin agujeros ni grietas, el tamao debe ser tal quepueda introducirse en la probeta.
Pesar la muestra tallada y anotar: Ws
Parafinado de la muestra
Derretir previamente la parafina en el horno o estufa.
Dejar enfriar ligeramente, luego recubrir la muestra para
impermeabilizarla.
La parafina debe cubrir la muestra en una capa fina, no debe penetrar
en los poros del suelo.
Pesado de la muestra parafinada
Cuando la muestra est completamente recubierta, registrar
W suelo + parafina
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Determinacin del volumen de la muestra parafinada
Llenar la probeta con agua hasta un volumen inicial conocido, registrar:
Vinicial
Determinacin del volumen de la muestra parafinada
Introducir la muestra parafina en la probeta, se producir un
desplazamiento de volumen hasta Vf.
El volumen desplazado en la probeta ser el volumen del suelo
parafinado:
V = V fV i
V = V suelo + parafina
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CLCULOS Volumen de la muestra
V = V suelo + parafinaV suelo = Vsuelo + parafina - Vparafina
Volumen de parafina utilizada:
Vparafina = Wparafina / parafinadonde : W parafina = W suelo + parafinaW suelo
Por lo tanto
..=
CONSIDERACIONES
o Ensayo aplicable solo a suelos cohesivos, sin grietas
considerables.
o Otro procedimiento de ensayo considera el tallado del especimen
en una forma geomtrica regular para calcular el volumen a partir
de mediciones lineales.
o Tambin se puede determinar el volumen de la muestra parafina
pesndola sumergida en agua. En este caso se determina el
volumen del suelo de forma similar al mtodo expuesto.
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EJEMPLO APLICATIVO
PESO ESPECIFICO HUMEDO
PRUEBA NUMERO 1 2 3 UNIDADE
S
PESO DEL SUELO HUMEDO (Wh) 65 40 65 gr
PESO DEL SUELO HUMEDO + PARAFINA 75.00 45.00 75.00 gr
VOLUMEN DEL (SUELO HUMEDO +
PARAFINA)
420.0
0
400.0
0
420.0
0
cm3
PESO DE LA PARAFINA
PESO ESPECIFICO DE LA PARAFINA 2.70 2.70 2.70 gr/cm3
VOLUMEN DE LA PARAFINA
VOLUMEN DEL SUELO HUMEDO
PESO ESPECIFICO DEL SUELO HUMEDO
PROM. DE PESO ESPECIFICO DEL SUELO
HUMEDO
Con los datos obtenidos del laboratorio (mostrada en la tabla anterior) calcular el
peso el peso volumtrico del suelo cohesivo de la muestra 1.
Calculo del peso de la parafina (Wp)
Para el clculo del peso de la parafina se resta el (peso hmedo del suelo
+ parafina)-(peso del suelo hmedo)
= 75 65 = 10
Clculo del volumen de la parafina (Vp)
Para el clculo del volumen de la parafina se utiliza la frmula del pesoespecfico
=
=
= 10
2.7/= 3.703
Clculo del volumen del suelo hmedo (Vsh)
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Consiste simplemente restar el VOLUMEN DEL SUELO
HUMEDO+PARAFINA (obtenido en laboratorio)-VOLUMEN DE LA
PARAFINA (calculado)
= +
= 420 3.703 = 416.296
Calculo del peso volumtrico
Finalmente se calcula el peso el peso volumtrico del suelo cohesivo
utilizando la frmula del peso especfico.
=
=
65
416.296= 0.156/
A continuacin se muestra todo el clculo de tres muestras
PESO ESPECIFICO HUMEDO
PRUEBA NUMERO 1 2 3 UNIDADE
S
PESO DEL SUELO HUMEDO (Wh) 65 40 65 gr
PESO DEL SUELO HUMEDO + PARAFINA 75.00 45.00 75.00 gr
VOLUMEN DEL (SUELO HUMEDO +
PARAFINA)
420.0
0
400.0
0
420.0
0
cm3
PESO DE LA PARAFINA 10.00 5.00 10.00 gr
PESO ESPECIFICO DE LA PARAFINA 2.70 2.70 2.70 gr/cm3
VOLUMEN DE LA PARAFINA 3.70 1.85 3.70 cm3
VOLUMEN DEL SUELO HUMEDO 416.30
398.15
416.30
cm3
PESO ESPECIFICO DEL SUELO HUMEDO 0.16 0.10 0.16 gr/cm3
PROM. DE PESO ESPECIFICO DEL SUELO
HUMEDO
0.14 gr/cm3
Cabe mencionar que se tiene que realizar como mnimos tres pruebas
para obtener resultados con mayor exactitud y finalmente sacar el promedio
aritmtico de los tres resultados.
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REFERENCIA
LIMITE LQUIDO Y LIMITE PLASTICO NTP 339.129 (ASTM D 4318)
OBJETIVOS
Brindar Informacin al estudiante del procedimiento de determinacin de loslmites lquido y plstico de un suelo.
GENERALIDADES
Los lmites lquido y plstico son slo dos de los 5 lmites propuestos por A.
Atterberg, un cientfico sueco dedicado a la agricultura. Estos lmites son:
1. Lmite de cohesin.Es el contenido de humedad con el cual las boronas
de suelo son capaces de pegarse una a otras.
2. Lmite de pegajosidad. Es el contenido de humedad con el cual el suelo
comienza a pegarse a las superficies metlicas tales como la cuchilla de
la esptula. Esta condicin tiene importancia prctica para el ingeniero
agrcola pues se relaciona con la capacidad del suelo para adherirse a las
cuchillas o discos del arado cuando se cultiva un suelo.
3. Lmite de contraccin. Es el contenido de humedad por debajo del cual
no se produce reduccin adicional de volumen o contraccin en el suelo.
LIMITE LQUIDO Y LIMITE PLSTICO
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El mtodo para determinar este contenido de humedad se presenta en el
experimento del laboratorio.4. Limite plstico. Es el contenido de humedad por debajo del cual se
puede considerar el suelo como material no plstico.
5. Lmite lquido. Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo
se comporta como un material plstico. A este nivel de contenido de
humedad el suelo est en el vrtice de cambiar su comportamiento al de
un fluido viscoso.
Los lmites lquido y plstico han sido ampliamente utilizados en todas las
regiones del mundo, principalmente con objetivos de identificacin y
clasificacin de suelos. El lmite de contraccin ha sido til en varias reas
geogrficas donde el suelo sufre grandes cambios de volumen entre su
estado seco y su estado hmedo. El problema de potencial de volumen puede
muy a menudo ser detectado de los resultados de los ensayos de lmite
lquido y lmite plstico. El lmite lquido en ocasiones puede utilizarse para
estimar asentamientos en problemas de consolidacin y ambos lmites son
algunas veces tiles para predecir la mxima densidad en estudios de
compactacin.
En efecto solo muy recientemente se ha popularizado el conocimiento de que
fueron 5 y no 3 los lmites de plasticidad propuestos por Atterberg.
La consistencia de un suelo es la relativa facilidad con la que puede ser
deformado y depende de un contenido de humedad determinado. Para los suelos
cohesivos se definen cuatro estados de consistencia:
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Slido
Semislido Plstico
Lquido
La frontera entre tales estados son los llamados lmites de Atterberg.
Para poder establecer valores definidos, reproducible, de estos lmites, se
propuso que el lmite lquido se definiera arbitrariamente como el contenido de
humedad al cual una masa de suelo hmedo colocada en un recipiente en forma
de cpsula de bronce, separada en dos por la accin de una herramienta para
hacer una ranura-patrn, y dejada caer desde una altura de 1 cm, sufra despus
de dejarla caer 25 veces una falla o cierre de la ranura en una longitud de 12.7
mm. Algunas variables afectan el resultado de la prueba del lmite lquido o el
nmero de golpes requeridos para cerrar la ranura-patrn en una longitud de
12.7 mm entre los cuales se cuentan:
1. Tamao de la masa de suelo contenido en la cpsula de cobre (espesor
y cantidad).
2. Velocidad a la cual se le dan los golpes (debera ser 120 revoluciones por
minuto).
3. Tiempo de reposo del suelo en la Copa de Casagrande antes de
comenzar la cuenta de golpes y estado de limpieza de la cazuela antes
de colocar la pasta de suelo para el ensayo.
4. Humedad del laboratorio y rapidez con la cual se hace el ensayo.
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5. Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra
la cual se debe golpear la cazuela (comnmente se utiliza caucho duro omicarta).
6. Ajuste o calibracin de la altura de cada de la cazuela (debe ser
exactamente 1 cm).
7. Tipo de herramienta utilizada para hacer la ranura (bien la recomendada
por la ASTM o la llamada tipo Casagrande).
8. Condicin general del aparato del lmite lquido (pasadores desgastados,
conexiones que no estn firmemente apretadas).
EQUIPO
MALLA N40
Fabricada con alambres de bronce o de acero inoxidable, tejidos en forma
de cuadrcula, con abertura nominal de 0,425 mm, que cumpla con las
tolerancias indicadas y recomendadas por la norma peruana.
COPA DE CASAGRANDE
Calibrada para una altura de cada de 1 cm, provista de un ranurador
plano, con las caractersticas que se indican en la siguiente figura de este
Manual.
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MEDIDAS DE LA COPA DE CASAGRANDE (mm)
VISTA FRONTAL
PLANTA
APOYO DE GOMA
Copa de Laton
placa de ajuste
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vista en perfil
Ranurador plano
BALANZA
De 2 000 g de capacidad y aproximacin de 0,01 g.
HORNO
59.5
12.7
19 19
11
10mm
Altura de caida de la base
Rad=54
2
46.8
27
13 13
tornillo de reajuste
Base de hule endurecido
110
10
13
5
20
508
112
47
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Elctrico o de gas, con termostato capaz de mantener una temperatura
constante de 105 5C.
DESECADOR
De cristal, de tamao adecuado segn las dimensiones de los
recipientes que contendrn las muestras de prueba, con cloruro de
calcio anhidro como elemento desecador.
VASO O RECIPIENTE
De 0,5 L de capacidad.
CPSULAS DE PORCELANA
De 12 cm de dimetro.
ESPTULA FLEXIBLE
De acero inoxidable, de 7,5 cm de longitud y 2 cm de ancho, con punta
redonda.
CUENTAGOTAS
De vidrio, plstico o metal.
PAO
De material absorbente, de 60 x 60 cm.
PLACA DE VIDRIO
Con dimensiones mnimas de 40 40 cm por lado y 0,6 cm de espesor.
ALAMBRE DE ACERO
De 3 mm de dimetro y 10 cm de longitud.
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CALIBRACIN DEL EQUIPO
Antes de cada prueba se verificar que la altura de cada de la copa de
Casagrande sea de 1 cm, utilizando para ello el mango calibrado del ranurador,
que tiene precisamente esa dimensin. Si la altura de cada es diferente, el
aparato debe corregirse mediante los tornillos de ajuste.
PREPARACIN DE LA MUESTRA
La preparacin de la muestra de materiales para realizar el ensayo
correspondiente se sigue los siguientes pasos.
De la muestra del material se aparta, se hace el Secado, Disgregado y Cuarteo
de Muestras, una porcin de tamao tal que, una vez cribada en forma manual
por la malla N40 (0,425 mm), se obtengan aproximadamente 300.g del material
que pase esa malla; ste se coloca en una charola.
Se separan aproximadamente 250 g, previamente se hace el Secado,
Disgregado y Cuarteo de Muestras; se obtiene y se registra la masa del
material separado, con aproximacin de la balanza de 0,01 g.
Se coloca el material separado en un recipiente apropiado, se le agrega
el agua necesaria para saturar el material y se deja en reposo durante
aproximadamente 24 h, en un lugar fresco, cubriendo el recipiente con un
pao que se mantendr hmedo a fin de reducir al mnimo la prdida de
agua por evaporacin.
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Tambin se permite la realizacin de L.L. de forma inmediata pero con la
siguiente recomendacin.o Mezclar con ayuda de la esptula hasta que el color sea uniforme
y conseguir una mezcla homognea. La consistencia de la pasta
debe ser pegajosa.
DETERMINACIN DEL LIMITE LQUIDO (L.L) POR EL PROCEDIMIENTO
ESTNDAR
De la fraccin del material preparada de acuerdo con lo indicado en la
preparacin de la muestra, se toma una porcin de aproximadamente
150g que se coloca en la cpsula de porcelana donde se homogeneiza
utilizando la esptula.
En la copa de Casagrande, previamente calibrada como se indica en las
recomendaciones anteriores del manual, se coloca una cantidad
suficiente de material para que, una vez extendido con la esptula, se
alcance un espesor de 8 a 10 mm en la parte central de la copa,
considerando lo siguiente:
o Para evitar que el material colocado sobre la copa sea insuficiente,
es conveniente poner una cantidad ligeramente mayor y eliminar el
sobrante al enrasarlo con la esptula.
o Para extender el material se procede del centro hacia los lados sin
aplicar una presin excesiva y con el mnimo de pasadas de la
esptula, como se muestra en la siguiente figura.
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Colocacin del material en la copa de Casagrande
Mediante una pasada firme del ranurador se hace una abertura en la parte
central del material contenido en la copa, para lo cual, el ranurador se
mantendr siempre normal a la superficie interior de la copa, como se
indica en la siguiente figura.
La ubicacin, forma y dimensiones que tendr la ranura en su parte
central se ilustran en la siguiente fig.
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Inmediatamente despus de colocado y ranurado el material, se acciona
la manivela del aparato para hacer caer la copa a razn de dos golpes por
segundo, y se registra el nmero de golpes necesarios para lograr que los
bordes inferiores de la ranura se pongan en contacto en una longitud de
13.mm.
13m
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Logrado lo anterior se toman con la esptula aproximadamente 10 g de
material de la porcin cerrada de la ranura y, para determinar su contenidode agua n, de acuerdo con el procedimiento indicado en el captulo
anterior del Manual, Contenido de humedad.
Una vez que se ha tomado la porcin requerida para la determinacin del
contenido de humedad, el material restante se reintegra a la cpsula de
mezclado, para lavar y secar la copa y el ranurador.
Inmediatamente, mediante el cuentagotas, se agrega agua al material en
la cpsula y se homogeneiza con la esptula; dicho material se prueba
segn se indic en las recomendaciones anteriores.
Este procedimiento se repite hasta completar cuatro determinaciones, que
se registran en el formato que se muestra adjunto al manual. La cantidad
de agua que se adicione al material ser tal que las cuatro
determinaciones queden comprendidas entre 10 y 35 golpes en la copa
de Casagrande, siendo necesario obtener dos valores por arriba y dos por
abajo de los 25 golpes, ya que para consistencias menores de 10 golpes
es difcil identificar el momento de cierre de la ranura en la longitud
especificada y para ms de 35 golpes se dificulta la ejecucin de la
prueba.
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CLCULOS Y RESULTADOS LIMITE LQUIDO
Mtodo A (Mtodo de mltiples puntos):
1. Construya la curva de fluidez en papel semilogartmico, graficando los
contenidos de agua (Wo%) en el eje de las ordenadas, en escala
aritmtica y el nmero correspondiente de golpes (N) de cada espcimen
como abscisas, en escala logartmica. Trace posteriormente la mejor lnea
recta que una los puntos graficados.
2. Seleccione la abscisa de 25 golpes e intercepte con la lnea recta que une
los puntos y ubique el contenido de agua correspondiente en la escala de
las ordenadas. Registre dicho valor, como el lmite lquido (LL) del suelo
y redondee al nmero entero ms cercano.
Mtodo B (Mtodo de un punto):
1. Determine el lmite lquido para cada contenido de agua del
espcimen utilizando cualquiera de las ecuaciones siguientes:
30.0
30.6
31.2
31.8
32.4
33.0
33.6
34.2
1 10 100
CONTENIDODEAGUA%
NUMERO DE GOLPES25
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Donde:
LLn= Lmite lquido de un suelo, calculado por el mtodo de un punto, %.
N = Nmero de golpes requeridos para el cierre de la ranura en la copa
de Casagrande correspondiente a wn,
Wn= Contenido de agua correspondiente al nmero de golpes, %
K = Factor obtenido de la tabla siguiente
Factores para determinar el lmite lquido de un contenido de agua y de un
nmero de golpes que causan el cierre de la ranura.
Nmero de
golpes(N)
Factor para
lmite lquido (k)
20 0.973
21 0.979
22 0.985
23 0.990
24 0.995
25 1.000
26 1.005
27 1.009
28 1.014
29 1.018
30 1.022
NOTAEl lmite lquido (LL)n es elpromedio de los dos valores delmite lquido del ensayorealizado, expresado al nmeroentero ms cercano (sin ladesignacin del por ciento).Si la diferencia entre los dos
valores de ensayo del lmiteliquido es mayor que el 1%,repita el ensayo como se
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LMITE PLSTICO
Preparacin deI espcimen de ensayo:1. Seleccione 20 g o ms del espcimen de suelo preparado para el
ensayo del lmite lquido o del suelo restante de dicho ensayo.
2. Reduzca el contenido de humedad del suelo hasta que posea una
consistencia en la cual pueda rolarse sin adherirse en las manos
cuando sea extendido o se mezcle continuamente en la placa de vidrio.
Nota:El proceso de secado puede ser acelerado exponiendo el suelo
a una corriente de aire de un ventilador elctrico o secndolo con un
papel que no agregue fibra al suelo, como por ejemplo: papel toalla de
aspecto duro o papel filtro con alta resistencia en hmedo.
Determinacin del lmite plstico:
3. Seleccione una porcin de suelo entre 1.5 y 2.0 g. de la muestra de 20
g que se tom anteriormente (paso 1) y forme una masa elipsoidal.
4. Role esta masa de suelo colocndola entre la palma de la mano o los
dedos y la placa de vidrio con suficiente presin, hasta hacer un hilo
de dimetro uniforme de aproximadamente 3.2 mm (1/8 pulg), a lo
largo de su longitud en un lapso de tiempo mximo de 2 minutos.
Rolado de la barrita de suelo
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- En ningn momento el operador deber forzar la rotura del hilo
de suelo cuando posea un dimetro de 3.2 mm, ya sea
reduciendo la frecuencia del amasado, la presin de la mano o
ambas, continuando el rolado (amasado) sin deformar el hilo
hasta que se corte. Sin embargo, es permisible reducir la
deformacin total para suelos poco plsticos haciendo el
dimetro inicial de la masa elipsoidal cerca del dimetro final
requerido de 3.2 mm.
- Si ocurre desmenuzamiento cuando el hilo posee un dimetro
mayor que 3.2 mm, se considerar satisfactorio, siempre y
cuando ste haya alcanzado previamente dicho dimetro.
- El resquebrajamiento se manifiesta diferente para cada tipo de
suelo. Algunos suelos se resquebrajan en numerosas porciones
pequeas, otros pueden formar una capa tubular externa que
empieza a romperse en ambos extremos, progresando la
ruptura hacia el centro y finalmente despedazndose en
muchas porciones pequeas laminadas.
- Los suelos arcillosos requieren mucha presin para deformar el
hilo, particularmente cuando stos se acercan a su lmite
plstico y sucede que este se rompe en una serie de fragmentos
de aproximadamente 3.2 a 9.5 mm (34 a 3/8 pulgadas) de
longitud.
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7. Rena las porciones de suelo resquebrajadas y colquelas en un
recipiente de masa conocida. Determine la masa del recipiente con elsuelo y regstrelo en la hoja de datos correspondientes.
Porciones de suelos resquebrajados obtenidas
durante el ensayo del lmite plstico.
8. Repita los pasos del numeral 3 al 7 hasta que en el recipiente haya por
lo menos 6 g de suelo.
9. Registre la masa del recipiente con el suelo hmedo y determine
posteriormente el contenido de humedaddel suelo en el recipiente,
de acuerdo con el mtodo de ensayo D 2216 (ver ensayo anterior).
10. Repita los pasos del literal 3 al 8 para obtener otro espcimen de
ensayo para la determinacin del lmite plstico.
CLCULOS Y RESULTADOS LIMITE PLASTICO
- Calcule el promedio de los contenidos de agua determinados en el ensayo del
lmite plstico y redondee al nmero entero ms cercano. Este valor ser el lmite
plstico (LP) expresado en porcentaje.
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Nota:
- Si la diferencia entre los dos valores de ensayo del lmite
plstico es mayor que el 1%, repita el ensayo como se describe
en el mtodo anterior.
NDICE DE PLASTICIDAD
Determine el ndice plstico de un suelo utilizando la siguiente ecuacin:
IP = LL- LP
Donde:
IP = Indice de plasticidad.
LL = Lmite lquido,
LP = Lmite plstico
Nota: Los valores de LL y LP son nmeros enteros. Si ambos no pueden
determinarse o el lmite plstico es igual o mayor que el lmite lquido, reporte
que el suelo es no plstico (NP).
NDICE DE LIQUIDEZ
Determine el ndice de liquidez de un suelo utilizando la siguiente ecuacin:
=%
Ejemplo:
LMITE LQUIDO
Mtodo A:
Datos:
No de golpes (N) w %27 49.5
22 51.615 54.2
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Los datos mostrados en la tabla anterior se grafican en papel
semilogartmico para construir la curva de fluidez como se muestra en la figuraCurva de fluidez
De la Curva de fluidez se obtiene un Lmite Lquido = 50.5 %
Mtodo B:
Utilizando los datos siguientes y la ecuacin (mtodo de un punto) se determina
el lmite lquido del suelo:
Nmero de golpes (N) = 22 Contenido de humedad () = 51.6 %
Factor K para lmite lquido = 0.985 (obtenido de tabla TEORIApara N = 22)
Contenido de humedad () = 51.6 %Factor K para lmite lquido = 0.985 (obtenido de tabla 7.1 para N = 22)
LLn = 0.98551.6 = 50.8 %
LIMITE PLSTICO
Contenido de humedad (1) = 33.7 %
Contenido de humedad (2) = 33.8 %
Contenido de humedad (3) = 33.9 %LP = 33.8 %
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NDICE DE PLSTICIDAD
Utilizando la ecuacin 7.3 y los valores obtenidos de LL = 50.5 % y LP = 33.8
%, se tiene:
IP = 50.533.8 = 16.7 %
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DETERMINACIN DEL LIMITE DE CONTRACCIN.
El Lmite de Contraccin (L.C.) de un suelo se define como el porciento de
humedad con respecto al peso seco de la muestra, con el cual una reduccin de
agua no ocasiona ya disminucin en el volumen del suelo.
EQUIPO.
1. Cpsula metlica cilndrica para lmites de contraccin
2. Cpsula de vidrio de dimensiones conocidas.
3. 2 Plaquitas enrrasadoras
4. Mercurio (azogue vivo).
5. Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.
6. Horno con temperatura constante de 100 a 110 C.
PROCEDIMIENTO.
1. Tmese unos 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y adasele agua
hasta formar una mezcla pastosa cuya consistencia sea aproximadamente la
misma que la que tiene el suelo cuando su contenido de humedad es igual al
lmite lquido.
LIMITE DE CONTRACCIN
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2. Se llena la cpsula metlica con la muestra pastosa en tres capas aplicndole
20 golpes por capa.3. Una vez llena la cpsula metlica se alisa la superficie quitando el material
sobrante con ayuda de una esptula.
4. Se pesa la cpsula metlica con la masa pastosa y se anota su peso.
5. Deposite la cpsula metlica con la masa pastosa en el horno a una
temperatura de 100 a 110 C.
6. Squese del horno la cpsula con la muestra seca y estando a temperatura
ambiente, psese y regstrese dicho peso (Ws).
7. Determine el volumen de la cpsula metlica, llenndolo de mercurio lquido
y nivelando su superficie con las plaquitas enrazadoras; vace el mercurio
contenido en la cpsula metlica en una probeta graduada y anote dicho
volumen. (V1).
8. Determine el volumen de la muestra seca (V2), de la manera siguiente:
Llnese la cpsula de vidrio con mercurio lquido y enrase con ayuda de las
plaquitas enrazadoras.
Introduzca la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas de aire en
el vaso lleno de mercurio, presionndole con las plaquitas enrazadoras. Al
introducirse la muestra seca, se desalojar una cantidad de mercurio igual al
volumen de la muestra (V2).
9. Se calcula el lmite de contraccin por la frmula.
100Ws
)( 21x
wVVWsWmLc
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Donde:
Lc = Lmite de ContraccinWm = Peso de la muestra hmeda.
Ws = Peso de la muestra seca.
V1 = Volumen de la muestra hmeda
V2 = Volumen de la muestra seca
w = Peso especfico del agua a temperatura de ensaye.
El lmite de contraccin es muy til para evaluar el comportamiento de
cortes y terraplenes principalmente en el posible surgimiento de grietas.
Suelos con L.C menor a 5%; suelos buenos.
Suelos con L.C. entre 5% y 10%; suelos regulares.
Suelos con L.C. entre 10% y 15%; suelos pobres.Suelos con L.C. mayor 15%; suelos muy pobres.
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NORMA ASTM D422
Objetivo:
Implantar al estudiante el mtodo de ANALISIS GRANULOMETRICO
MECANICO de un suelo y a la forma de presentar los resultados obtenidos.
Equipo
Juego de tamices
un pulverizador mecnico de suelo.
Balanza de sensibilidad 0.1 g.
INTRODUCCIN:
En la clasificacin de los suelos para usos de ingeniera es universalmente
acostumbrado utilizar algn tipo de anlisis granulomtrico. Una parte importante
de los criterios de aceptabilidad de suelos para carreteras, aeropistas, presas detierra, diques, y otro tipo de terraplenes es el anlisis granulomtrico. La
informacin obtenida del anlisis granulomtrico puede en ocasiones utilizarse
para predecir movimientos del agua a travs del suelo, aun cuando los ensayos
de permeabilidad; se utilizan ms comnmente. La susceptibilidad de sufrir la
accin de las heladas en suelo, una consideracin de gran importancia en climas
muy fros, puede predecirse a partir del anlisis granulo mtrico del suelo.
ANALISIS GRANULOMETRICO
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Los suelos muy finos son fcilmente arrastrados en suspensin por el agua que
circula a travs del suelo y los sistemas de subdrenaje usualmente se colman
con sedimentos rpidamente a menos que sean protegidos adecuadamente por
filtros de material granular debidamente gradado. La gradacin adecuada de
estos materiales, denominados filtros, puede ser establecida a partir de su
anlisis granulomtrico.
El anlisis granulomtrico es un intento de determinar las proporciones relativas
de los diferentes tamaos de grano presentes en una masa de suelos dada.
Obviamente para obtener un resultado significativo la muestra debe ser
estadsticamente representativa de la masa de suelo. Como no es fsicamente
posible determinar el tamao real de cada partcula independiente de suelo -la
prctica solamente agrupa los materiales por rangos de tamao.
Para lograr esto se obtiene la cantidad de material que pasa a travs de un tamiz
con una malla dada pero que es retenido en un siguiente tamiz cuya malla tiene
dimetros ligeramente menores a la anterior y se relaciona esta cantidad retenida
con el total de la muestra pasada a travs de los tamices. Es evidente que el
material retenido de esta forma en cualquier tamiz consiste de partculas de
muchos tamaos todos los cuales son menores al tamao de la malla a travs
de la cual todo el material pas pero mayores que el tamao de la malla del tamiz
en el cual el suelo fue retenido.
PROCEDIMIENTO
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1. Cada grupo debe obtener exactamente 500 g (200 g a discresin del
instructor, pero las muestras mayores son estadsticamente msrepresentativas) de suelo secado al horno tomado de una bolsa de
muestra obtenida en el terreno en desarrollo del Experimento (obtencin
de muestras) o de algn recipiente de suelo suministrado por el instructor
para este experimento en particular. Es necesario asegurarse de que la
muestra sea representativa para lo cual es posible utilizar un cuarteador
mecnico (si hay uno disponible) teniendo simplemente el cuidado de
tomar la muestra de diferentes sitios dentro del recipiente mientras se
remueve continuamente su contenido hasta lograr la cantidad necesaria.
Si la muestra debe lavarse no es necesario pulverizar el suelo; sin
embargo, el proceso se agiliza considerablemente si con anterioridad se
pulveriza el suelo seco y se hace pasar a travs de un tamiz No. 200,
descartando la fraccin menor.
2. Si la muestra contiene apreciable cantidad de gravas, y muy pocos finos,
o a discresin del instructor, el lavado se puede omitir y en ese caso seguir
al paso 4. Colocar la muestra sobre el tamiz No. 200 y lavar
cuidadosamente el material a travs del tamiz utilizando agua comn
hasta cuando el agua que pasa a travs del tamiz mantenga su
transparencia. Es necesario ser muy cuidadoso en este proceso para
evitar daos en el tamiz y la prdida de suelo que eventualmente pueda
salpicar fuera del tamiz.
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3. Verter cuidadosamente el residuo, con ayuda de agua, en un gran
recipiente desecador, y permitirle sedimentar por un perodo de tiemposuficiente hasta lograr que el agua en la parte superficial de la suspensin
se vuelva transparente. Botar tanto como se pueda de esta agua
transparente, y colocar el recipiente con la suspensin suelo y agua en el
horno para secado.
4. Al da siguiente, regresar al laboratorio y pesar el residuo secado al horno
(si no se ha hecho el lavado omitir esto) si se ha hecho lavado; hacer
pasar la muestra a travs de una serie de tamices que varen desde los
dimetros mayores a dimetros inferiores. Como el objetivo de la prctica
es lograr una curva semilogartmica del porcentaje de material ms fino
contra el tamao de las partculas, ser necesario obtener una distribucin
razonable de puntos a lo largo del rango potencial de dimetros presentes
en la muestra.
Para suelos arenosos con granos finos, se recomiendan dos series de
tamices (en orden de arriba hacia abajo) como siguen:
3, 2, 1 , , 3/8, #4, #10, #20, #40, #60, #100 y #200.
Si hay gravas pequeas en la muestra podra utilizarse un tamiz 12.5 y/o
6.30 mm antes del tamiz No. 4 en la serie. Para muestras con gravas de
gran tamao, debera utilizarse una muestra mayor en conjuncin con una
adecuada serie de tamices. Una serie tpica recomendable sera la
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siguiente (dependiendo del mximo tamao de partculas presente en la
muestra):50 mm (dependiendo del mximo tamao de agregado utilizando
25mm inspeccin visual)
12.5mm
6.3mm
2.00 (No. 10)
0.85 (No. 20)
0.150 (No. 100)
El tamao de la muestra vara entr 1500 g, para gravas con partculas
mximas de 19 mm hasta 5000 g para materiales cuya partcula mxima
tenga 75 mm.
5. Colocar la serie de tamices en un agitador elctrico automtico y tamizar
aproximadamente 5 a 10 minutos, dependiendo de una inspeccin visual
sobre la dificultad probable dada la cantidad de material. En caso de que
la serie de tamices no quepa fsicamente dentro del agitador automtico,
es posible hacer el tamizado manual a travs de los tamices superiores
de dimetro ms grueso y removerlos de la serie; colocar los tamices
restantes en el agitador mecnico.
6. Quitar la serie de tamices del agitador mecnico y obtener el peso del
material que qued retenido en cada tamiz. Sumar estos pesos y
comparar el total con el peso total obtenido en el paso 4 (el residuo de
material procedente del secado 'al horno con el cual se comenz).
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Esta operacin permite detectar cualquier prdida de suelo durante el
proceso de tamizado mecnico. Si se tiene una prdida de ms del 2%con respecto al peso original del residuo (paso 4) se considera que el
experimento no es satisfactorio y por consiguiente debe repetirse.
7. Calcular el porcentaje en cada tamiz dividiendo el peso retenido en cada
uno de ellos por el peso de la muestra original utilizado en el paso 2. Esto
es vlido ya que el material que haya pasado a travs del tamiz 200
pasara cualquier otro tamiz por encima del tamiz 200 en la serie.
8. Calcular el porcentaje que pasa (o el porcentaje ms fino que)
comenzando por 100% y sustraer el porcentaje retenido en cada tamiz.
Como un proceso acumulativo. Por ejemplo, de los datos obtenidos en el
anlisis de tamizado, la cantidad de 490.3 g (500 - 9.7 g) pas el tamiz
No. 4; el porcentaje retenido es de (9.7/500 X 100 ; 1.9 por ciento y el
porcentaje que pasa debe ser aqul que no es retenido, o sea 100 - 1.9
= 98.1 por ciento del material. Como todo lo que no fue retenido pas el
porcentaje que pasa es:
98.1 -7.9 = 90.2 por ciento
Ntese que se utiliza 98.1 aqu ya que ste fue el porcentaje que lleg al
tamiz No. 10. En general el porcentaje que pasa se calcula como:
porcentaje que pasa = porcentaje que llega - porcentaje retenido
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9. Cada miembro del grupo debe hacer una grfica semilogartmica del
tamao de la partcula contra el porcentaje ms fino utilizando la grficaque se presenta como formato para este experimento (ver el modelo y el
CD adjunto en el presente manual).
a. Si menos de 12% del material pasa a travs del tamiz No. 200, es
necesario calcular el Cu y el Cc Y mostrarlos en la grfica tal como
se insina en el emplo de calculo que presentamos en la parte final.
b. Si ms del 12% de la muestra pasa a travs del tamiz No. 200 es
necesario hacer un anlisis de hidrmetro, sobre el suelo y en este
caso es necesario guardar los datos hasta que el Exp. No. 6 est
completo de forma que la curva granulomtrica pueda terminarse
antes de entregar el informe.
10. En la "discusin" del informe debe darse por lo menos cinco usos para la
curva de granulometra del suelo que se acaba de hacer.
SIGNIFICADO Y USO:
La informacin obtenida del ensayo se presenta en forma de curva
semilogartmica (curva granulomtrica) donde las aberturas de las mallas son las
abscisas en escala logartmica y el porcentaje acumulado que pasa con las
ordenadas en escala aritmtica.
A partir de la curva granulomtrica se puede determinar si el suelo ensayado es
un suelo bien graduado o si por el contrario se trata de un suelo uniforme o
pobremente graduado.
El coeficiente de uniformidad, Cu, de define como:
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Cu = D60/ D10
El coeficiente de curvatura, Cc, est dado por:Cv = (D30)2 / (D60) (D10)
Donde (D30), (D60), (D10) son las abscisas de los puntos de la curva
granulomtrica que tienen como ordenadas 60%, 30% y 10%, respectivamente.
El anlisis granulomtrico por tamizado nos permite estimar el comportamiento
ingenieril de los suelos gruesos.
LIMITACIONES:El anlisis granulomtrico por tamizado solamente proporciona
informacin sobre la distribucin granulomtrica de las partculas mayores que
el tamiz N 200 (74um). Si se desea conocer la distribucin de las partculas
menores que este tamao, se tendra que efectuar con esta fraccin un anlisis
por sedimentacin.
A manera de ejemplo se tiene una muestra de 1366.6g ello se ha tamizado como
se muestra a continuacin.
anlisis granulomtrico
TAMIZABERTURA
(mm)
PESO RET.
(gr)
% PARCIAL
RETENIDO
% ACUMULADO
RETENIDO PASANDO3" 76.200 0.0 0.0 0.0 100.0
2" 50.300 0.0 0.0 0.0 100.0
1 1/2" 38.100 80.0 5.9 5.9 94.1
1" 25.400 172.5 12.6 18.5 81.5
3/4" 19.050 43.2 3.2 21.6 78.4
1/2" 12.700 112.0 8.2 29.8 70.2
3/8" 9.525 58.9 4.3 34.1 65.9
1/4" 6.350 82.0 6.0 40.1 59.9
N4 4.760 32.1 2.3 42.5 57.5
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N10 2.000 93.6 6.8 49.3 50.7
N20 0.840 57.5 4.2 53.5 46.5
N30 0.590 22.1 1.6 55.2 44.8N40 0.426 20.2 1.5 56.6 43.4
N60 0.250 55.0 4.0 60.7 39.3
N100 0.149 55.1 4.0 64.7 35.3
N200 0.074 34.2 2.5 67.2 32.8
PLATILLO 448.2 32.8 100.0 0.0
(W- Wo) 448.2
1366.6
Los valores que se obtiene en el laboratorio es el peso retenido; para los clculos
se sigue el siguiente procedimiento.
PORCENTAJE PARCIAL RETENIDO
=
100
= 100
Donde:
Pt: peso total
Pr: peso retenido
A manera de ejemplo tomamos el tamiz N4 donde Pr=32.1gramos el peso
retenido y tiene un Pt=1366.6gramos.
= 100 32.11366.6= 2.35%
De igual forma se saca el porcentaje parcial retenido en cada tamiz.
PORCENTAJE PARCIAL ACUMULADO
En este caso se tiene que acumular correlativamente el porcentaje parcial
retenido, segn el nmero de tamiz; ejemplo.
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El primer retenido es el tamiz 1 1/2" igual a 5.9% (fila3) ello permanecer
con el mismo valor por que en la fila 2 el porcentaje retenido es 0%; y enla siguiente (fila4) la suma seria 5.9%+12.6%=18.5% tal como indica en
la fig.
% PARCIAL RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO CALCULO
1 0.0 0.0 0.0%+0.0%=0.0%
2 0.0 0.0 0.0%+0.0%=0.0%
3 5.9 5.9 0.0%+5.9%=5.9%
4 12.6 18.5 5.9%+12.6%=18.5%
5 3.2 21.6 18.5%+3.2%=21.6%
PORCENTAJE ACUMULADO QUE PASA
El porcentaje acumulado que pasa es la resta de 100%-%acumulado
retenido.
% PARCIAL RETENIDO % ACUMULADO
RETENIDO PASANDO CALCULO0.0 0.0 100.0 100-0=100
0.0 0.0 100.0 100-0=100
5.9 5.9 94.1 100-5.9=94.1
12.6 18.5 81.5 100-18.5=81.5
3.2 21.6 78.4 100-21.6=78.4
Finalmente se hace la grfica correspondiente a una escala semilogaritmica.
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La grafica se ha graficado en el eje xla abertura de la malla y en el eje yel
porcentaje acumulado.
Determinacin del coeficiente de uniformidad y curvatura.
Para hallar el coeficiente de uniformidad (Cu) y curvatura (Cc) utilizaremos una
formula simplificada cuyo finalidad es interpolar los dimetros desconocidos
(D10, D30, D60)
= (% )( )
% %
Donde:
DX : Dimetro incgnita (10, 30, 60)
DS : Dimetro de la malla superior
DI : Dimetro de la malla inferior
0
20
40
60
80
100
120
0.0100.1001.00010.000100.000
%ACUMULADO
ABERTURA (mm)
CURVA GRANULOMETRICA
3"
2"
11/
2"
1"
3/4
"
3/8
"
1/2
"
N1
0
N4
1/4
"
N6
0
N4
0
N3
0
N2
0
N2
00
N1
00
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PS : Porcentaje que pasa por la malla superior
PI : Porcentaje que pasa por la malla inferiorEJEMPLO
Desarrollaremos el coeficiente de uniformidad (Cu)
Cu = D60/ D10
Para determinar el coeficiente de uniformidad necesitamos determinar el D10 y
D60 para ello utilizaremos la frmula de interpolacin.
TAMIZ ABERTURA (mm)% ACUMULADO
RETENIDO PASANDO3" 76.200 0.0 100.0
2" 50.300 0.0 100.0
1 1/2" 38.100 5.9 94.1
1" 25.400 18.5 81.5
3/4" 19.050 21.6 78.4
1/2" 12.700 29.8 70.2
3/8" 9.525 34.1 65.9
1/4" 6.350 40.1 59.9
N4 4.760 42.5 57.5
N10 2.000 49.3 50.7
N20 0.840 53.5 46.5
N30 0.590 55.2 44.8
N40 0.426 56.6 43.4
N60 0.250 60.7 39.3
N100 0.149 64.7 35.3
N200 0.074 67.2 32.8
PLATILLO 100.0 0.0(W- Wo)
Determinando D10
El porcentaje de acumulado que pasa el 10% est en el rango de la malla
N200 y platillo. Cuyos dimetros son 0.074mm y 0mm
DS : 0.074mm
DI : 0mm
PS : 32.8%
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PI : 0%
Reemplazando en la formula tenemos
10 = 0.074 (32.8 10)(0.074 0)
32.8 0 = 0.023
Determinando D60
El porcentaje de acumulado que pasa el 60% est en el rango de la malla
3/8 y . Cuyos dimetros son 9.525mm y 6.350
DS : 9.525mm
DI : 6.350mm
PS : 65.90%
PI : 59.9%
Reemplazando en la formula tenemos
60 = 9.525 (65.9 60)(9.525 6.35)
65.90 59.9 = 6.4
Cu = D60/ D10
Reemplazando en la formula anterior de coeficiente de uniformidad.Cu=6.4/0.023=278.26
La uniformidad del suelo se puede definir estadsticamente de varias maneras,
un ndice antiguo pero til, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.
- Las Gravas bien graduadas tienen Cu> 4
- Las Arenas bien graduadas tienen Cu> 6
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10
60
D
DCu
Para clasificacin de suelos es til definir un dato complementario de uniformidad
como es el coeficiente de curvatura (Cc) definido como:
D10x60
)30( 2
D
DCc
- Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.
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NORMA ASTM D 1557-91 Y AASHTO T180-90
GENERALIDADES.
Se 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
PROCTOR ESTANDAR Y MODIFICADO
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compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena
suelta.Las ventajas que representa una compactacin adecuada son:
a. El volumen de vaco se habr reducido a un mnimo y consecuentemente, su
capacidad de absorber humedad tambin se habr reducido a un mnimo.
b. La reduccin de vacos se debe a que las partculas de menor tamao han
sido forzadas a ocupar el vaco formado por las partculas ms grandes. De
all que si una masa de suelos est bien graduada, los vacos o poros se
reducirn prcticamente a cero y se establecer un contacto firme y slido
entre sus partculas, aumentando la capacidad del suelo para soportar
mayores pesos.
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 en trabajos
de mantenimiento y construccin de carreteras son los siguientes:
a. Proctor Standard.
b. Proctor Modificado
c. Prueba Esttica
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A) ENSAYE PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698
El ensaye proctor estndar se refiere a la determinacin del peso por unidad devolumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para
diferentes contenidos de humedad.
EQUIPO DE COMPACTACIN PROCTOR ESTANDAR
OBJETIVO.
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.
El ensaye proctor standard est limitado a los suelos que pasen totalmente el
tamiz No. 4 o que como mximo tenga un retenido del 10% en ese tamiz, pero
que pase dicho retenido totalmente por el tamiz de 3/8.
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EXISTEN 4 ALTERNATIVAS PARA LA REALIZACIN
Especificaciones para el ensaye Proctor Estndar (basadas en la norma 698-91
de la ASTM)
CONCEPTOMETODO
A B C D
Dimetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24
Volumen del molde (cm) 943.3 2124.0 943.3 2124.0
Peso del martillo o pisn (Kg) 2.5 2.5 2.5 2.5
Altura de cada del martillo (cm) 30.48 30.48 30.48 30.48Numero de golpes del pisn porcada capa
25 56 25 56
Numero de capas decompactacin
3 3 3 3
Energa de compactacin (Kg-cm/cm)
6.06 6.03 6.06 6.03
Suelo por usarse Pasa por100% tamiz
No.4100% tamiz
3/8El 20% retiene
No.4Pasa 100tamiz
RECOMENDACIONES PARA EL PROCTOR ESTANDAR
METODO Masade
Muestra
# GOLPES(N)
DIAM.MOLDE
#CAPA
A 3 Kgs. 25Golpes/capa 4 3B 7 Kgs. 25Golpes/capa 4 3C 5 Kgs. 56Golpes/capa 6 3D 12 Kgs.
MATERIAL Y EQUIPO.
Muestra de suelo:
Representativa de campo y en condicin secada al aire o a una
temperatura no excedente de 60 C.
Nota:La masa de la muestra requerida para la ejecucin de los ser de
acuerdo a la tabla de recomendaciones respectivamente.
Apisonador manual o m art il lo de com pactac in:
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Un apisonador metlico con una masa de 2.495 0.009 Kg (5.5 0.02 lb),
que posea una cara circular plana de 50.8 mm (2.0 pulg) de dimetro. Elapisonador deber estar equipado con una manga gua apropiada para el
control de la cada libre de 305 2 mm ( 12 0.06) sobre la elevacin del
suelo.
Nota: Existen apisonadores operados mecnicamente de forma
alternativa, sin embargo; stos debern ser calibrados segn la Norma
ASTM D 2168.
Moldes:
De pared slida, metal rgido y forma cilndrica, con dimetros de 101.6
0.41mm (4) y 152.4 0.66mm (6), una altura de 116.43 0.13 mm (4.584
0.005), con capacidades de 0.000943 0.000008 m3 y 0.002124
0.000021 m3 respectivamente.
Adicionalmente los moldes deben poseer un collarn de montaje removible
de aproximadamente 60 mm de altura y una placa base (ver figura).
Moldes para ensayos de compactacin Proctor de 4 y 6 de dimetro
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Extractor de muestras:
Consistente en un gato hidrulico de palanca, marco u otro dispositivoapropiado para extraer el espcimen compactado del molde.
Regla enrazado ra:
De metal rgida con borde biselado teniendo por lo menos una superficie
longitudinal plana, dentro de 0.250 mm por 250 mm (0.01 pulg x 10 pulg).
Balanza:
Con una sensibilidad de 0.1 y 1 g.
Horno de secado:
Que contenga circulacin de aire y regulador de temperatura, capaz de
mantenerse a una temperatura de 110 5 C en toda la cmara de
secado.
Tamices:
Tamiz de (19.0 mm) y No.4 (4.75 mm).
Miscelneos:
Recipientes de mezclado (charola o bandeja), mortero y pistilo, cucharn,
pala, cuchara de albail, cuchillo, esptula, piseta, u otras herramientas
convenientes para mezclar completamente la muestra de suelo con los
incrementos de agua, adems guantes de hule, probeta de 500 ml,
recipientes para contenidos de humedad, vernier, brocha, bolsas plsticas
(ver figura).
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PROCEDIMIENTO.Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y
que segn el mtodo a usarse puede ser de 3, 7, 5 y 12 kilogramos.
1. De la muestra ya preparada se esparce agua en cantidad tal que la
humedad resulte un poco menor del 10% y si el material es arenoso es
conveniente ponerle una humedad menor.
2. Se revuelve completamente el material tratando que el agua agregada se
distribuya uniformemente.
3. Pese el molde cilndrico y anote su peso.
4. La muestra preparada se coloca en el molde cilndrico en tres (3) capas,
llenndose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se
compacta cada capa de la forma siguiente:
- Se coloca el pistn de compactar con su gua, dentro del molde; se
eleva el pistn hasta que alcance la parte superior y se suelta
permitiendo que tenga una cada libre de 30 cms., se cambia de
posicin la gua, se levanta y se deja caer nuevamente el pistn.
Se repite el procedimiento cambiando de lugar la gua de manera
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que con 25 o 56 golpes (DEPENDE DEL METODO A,B,C) se
cubra la superficie. Esta operacin de compactacin se repite enlas tres capas del material.
5. Al terminar la compactacin de las tres capas, se quita la extensin y con
la regla metlica se enraza la muestra al nivel superior del cilindro.
6. Se limpia exteriormente el cilindro y se pesa con la muestra compactada
anotando su peso. (Peso del material + cilindro).
7. Con ayuda del extractor de muestra se saca el material del molde y de la
parte central del espcimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa
en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso hmedo).
8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110 C por
un perodo de 24 horas, transcurrido este perodo determnese el peso
seco del material.
9. El material sacado del cilindro se desmenuza y se le agrega agua hasta
obtener un contenido de humedad del 4 al 8% mayor al anterior.
10. Repita los pasos del 2 al 9 hasta obtener un nmero de resultados que
permitan trazar una curva cuya cspide corresponder a la mxima
densidad para una humedad ptima.
11. El clculo se realiza de la siguiente manera:
W
hd
Vc
WeWme
Vc
Wmh
1
Donde:
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h = Peso volumtrico hmedo.
d = Peso volumtrico seco.
Wm = Peso de la muestra compactada.
We = Peso del molde cilndrico
Vc = Volumen del cilindro
W = Contenido de humedad al tanto por uno.
Wme = Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro
Tambin se puede calcular el peso volumtrico de la curva de Saturacin
(dz).
1 WSs
Ssdz
Donde:
dz = Peso volumtrico del suelo saturado.
Ss = Peso especfico de los slidos.
w = Peso especfico del agua.
B) ENSAYE PROCTOR MODIFICADO ASTM D 698
ASTM D 1557-91 AASHTO T180-90
El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse tambin equipos
compactadores ms pesados que se usan en la pavimentacin de carreteras y
aeropuertos.
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Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en la norma 1557-
91 de la ASTM)CONCEPTO METODO
A B C DDimetro del molde (cm) 10.16 15.24 10.16 15.24Volumen del molde (cm) 943.3 2124.0 943.3 2124.0
Peso del martillo o pisn (Kg) 4.54 4.54 4.54 4.54Altura de cada del martillo (cm) 45.7 45.7 45.7 45.7
Numero de golpes del pisn por cada capa 25 56 25 56Numero de capas de compactacin 5 5 5 5
Energa de compactacin (Kg-cm/cm) 16.49 16.42 16.49 16.42Suelo por usarse Pasa por 100%
tamizNo.4
100%tamiz3/8
El 20%retieneNo.4
Pasa100
tamiz
RECOMENDACIONES PARA EL PROCTOR ESTANDAR
METODO Masade
Muestra
# GOLPES(N)
DIAM.MOLDE
#CAPA
A 3 Kgs. 25Golpes/capa 4 5B 7 Kgs. 25Golpes/capa 4 5C 5 Kgs. 56Golpes/capa 6 5D 12 Kgs.
Se sigue el mismo procedimiento de proctor estndar con la nica diferencia es
el peso del martillo y el nmero de capas que es 5.
EJEMPLO DE APLICACIN.
Del laboratorio se ha obtenido los siguientes resultados de las tablas; calcular el
ptimo contenido de humedad.
COMPACTACIONPRUEBA NUMERO 1 2 3 4 UNIDADES
N DE CAPAS 5 5 5 5
N DE GOLPES POR CAPA 25 25 25 25
PESO DEL MOLDE + SUELO COMPATADO 4047.00 4212.00 4248.00 4237.00 grPESO DEL MOLDE 1974.00 1974.00 1974.00 1974.00 gr
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PESO DEL SUELO COMPACTADO gr
VOLUMEN DEL MOLDE 935.10 935.10 935.10 935.10 cm3
DENSIDAD HUMEDA gr/cm3DENSIDAD SECA gr/cm3
contenido de humedadPRUEBA NUMERO 1 2 3 4 UNIDADES
TARA N M - H N - 37 T - 31 QKQ
TARA + PESO DEL SUELO HUMEDO 120.8 119.0 139.0 157.1 gr
TARA + PESO DEL SUELO SECO 118.6 114.4 131.0 146.9 gr
PESO DEL AGUAgr
PESO DE LA TARA 49.7 44.5 34.7 45.1 gr
PESO DEL SUELO SECO gr
CONTENIDO DE HUMEDAD %
DENSIDAD SECA gr/cm3
Como se observa el ensayo ha sido realizado por PROCTOR MODIFICADO
debido a que se utiliz 5 capas para la compactacin del suelo. Determinaos
paso a paso los clculos correspondientes para la prueba N 1.
DENSIDAD HUMEDA.
Para la determinacin de la densidad hmeda realizamos el siguiente
clculo.
..= +..
..= 4047 1974 = 2073
=
=
2073
935.1 = 2.22/
Donde:
WS.C.=peso del suelo compactado
h=densidad hmeda
PESO DEL AGUA
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De igual forma se calcula el peso del agua
=
= 120.8 118.6 = 2.2
PESO DEL SUELO SECO
=
=118.6 49.7 = 68.90
CONTENIDO DE HUMEDAD
(%)= ()
( )=
2.2
68.90 100 = 3.19%
DENSIDAD SECA
La densidad seca est considerado de la siguiente manera
=
1 =
2.22/
1 3.19
100
= 2.15/
De igual forma se ha calculado la prueba N2,3 y 4; a continuacin se muestra
los resultados en la tabla.
COMPACTACION
PRUEBA NUMERO 1 2 3 4UNIDADE
S
N DE CAPAS 5 5 5 5
N DE GOLPES POR CAPA 25 25 25 25PESO DEL MOLDE + SUELO
COMPATADO
4047.0
0
4212.0
0
4248.0
0
4237.0
0gr
PESO DEL MOLDE1974.0
0
1974.0
0
1974.0
0
1974.0
0gr
PESO DEL SUELO COMPACTADO2073.0
0
2238.0
0
2274.0
0
2263.0
0gr
VOLUMEN DEL MOLDE 935.10 935.10 935.10 935.10 cm3
DENSIDAD HUMEDA 2.22 2.39 2.43 2.42 gr/cm3
DENSIDAD SECA 2.148 2.246 2.245 2.200 gr/cm3
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contenido de humedadPRUEBA NUMERO 1 2 3 4 UNIDADES
TARA N M - H N - 37 T - 31 QKQ
TARA + PESO DEL SUELO HUMEDO 120.8 119.0 139.0 157.1 gr
TARA + PESO DEL SUELO SECO 118.6 114.4 131.0 146.9 gr
PESO DEL AGUA 2.2 4.6 8.0 10.2 gr
PESO DE LA TARA 49.7 44.5 34.7 45.1 gr
PESO DEL SUELO SECO 68.9 69.9 96.3 101.8 gr
CONTENIDO DE HUMEDAD 3.2 6.6 8.3 10.0 %
DENSIDAD SECA 2.148 2.246 2.245 2.200 gr/cm3
Graficando en el eje de la abscisa (contenido de humedad) y en la ordenada
(densidad seca)
Cuya interpolacin de los puntos tenemos la siguiente ecuacin
y = -0.0003x^3 - 0.0002x^2 + 0.0529x + 1.9909ec.(01)
El valor mximo del contenido de humedad ser cuando la pendiente de la ecuacin
(primera derivada) sea igual a cero
()= 0.0009 0.0004 0.0529 = 0 . . . (02)
y = -0.0003x3 - 0.0002x2 + 0.0529x + 1.9909
2.140
2.160
2.180
2.200
2.220
2.240
2.260
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
DENSIDADSECA(gr/cm^3)
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
CURVA DENSIDAD SECA VS HUMEDAD
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Utilizando teorema de aproximacin de newton para solucionar la ecuacin 2
= ()().()
Aplicando la segunda derivada
()= 0.0018 0.0004 . . . (04)
Reemplazando en la ecuacin 03 se tiene en una tabla
= 0.0009 5 0.0004 5 0.0529
0.0018 5 0.0004
= .
= . 0.0009 . 0.0004 . 0.0529
0.0018 . 0.0004 =7.4676
X1= 5.0000
X2= 8.0213
X3= 7.4676
X4= 7.4477
X5= 7.4477
X6= 7.4477
El contenido ptimo de humedad ser igual a 7.45
Y la compactacin mxima se obtienes reemplazando a la ecuacin (01)
y = -0.0003*7.45^3 - 0.0002*7.45^2 + 0.0529*7.45 + 1.9909=2.24985641
Por los tanto compactacin mxima=2.25 Kg/cm^3
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NORMA AASHTO T 193-63 ASTM D 1883-73
GENERALIDADES.
El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterizacin de la
resistencia del material de cimiento de una va o de los diferentes materiales que
se emplearan en un pavimento, con vista a dimensionar los espesores de los
suelos que formarn parte del mismo empleando el mtodo de diseo de
pavimentos basado en dicho ensayo.
El C.B.R. se determina como la relacin en porcentaje entre la fuerza utilizada
para la penetracin de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vstago de 19.35 cm (3
pulg) de rea con una velocidad de penetracin de 1.27 mm/minutos (0.05
pulg/min) y la fuerza ejercida en un material patrn (piedra triturada) para esa
misma penetracin.
... (%)=carga unitaria del ensayo 100
carga unitaria patrn
NDICE DE SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)
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De esta ecuacin se puede ver que el nmero CBR es un porcentaje de la ca