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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

TEMA: COMPACTACION

REFERENCIAS. AASHTO

T99 – 70

AASHTO

T180 – 70

ASTM

D698 – 70

ASTM

D1557 – 70

1.- OBJETIVO : El objetivo trazado por este ensayo es de determinar la densidad máxima y el porcentaje de humedad óptimo para un esfuerzo de compactación dado sobre un suelo particular. 2.- FUNDAMENTO TEORICO: La compactación de suelos en general es el método más barato de estabilización disponible. La estabilización de suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades físicas indeseables del suelo para obtener una estructura, resistente al corte y relación de vacíos, deseables. Existen muchos métodos parta estabilizar suelos utilizando materia química como cal, mezclas de cal y cenizas, cemento, y compuestos de ácido fosfórico, pero estos métodos usualmente son más costosos y pueden utilizar métodos de compactación adicionalmente a las mezclas pues al incorporar el material químico en la masa de suelo se produce una gran perturbación de su estructura. Generalmente el esfuerzo de compactación imparte al suelo: a) b) c) d) e) f)

Un incremento a la resistencia al corte, pues ella es función de la densidad Un incremento en el potencial de expansión Un incremento en la densidad. Una disminución de la contracción. Una disminución de la permeabilidad. Una disminución de la compresibilidad. 1

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De esta lista de propiedades afectadas por la compactación se ve claramente que el problema es especificar la compactación, es algo más que simplemente al requerimiento de incrementar la densidad del suelo. También es importante considerar los efectos colaterales; afortunadamente el problema no es tan grave como aparecería a primera vista, debido al método de estipular o especificar compactación, utilizando más comúnmente -X% de patrón de compactación, o compactación modificada según el método AASHTO. Es, sin embargo, muy importante especificar el tipo de suelo al cuál se aplican los criterios de compactación en un proyecto dado con el fin de eliminar por ejemplo, problemas como el cambio de volumen. Asimismo, sabemos que cuando una masa de tierra está en estado suelto ocupa mayor volumen, porque tiene mayor número de vacíos. En cambio, apretujamos o comprimimos esta masa de tierra se hace más compacta y observamos un decrecimiento del volumen total, debido a la disminución del volumen de vacíos. Esta operación de comprimir o apretujar se llama compactación.

El proceso de compactación en un suelo tiene la finalidad de impartir al suelo Un incremento en la resistencia al corte. Un incremento en la potencia de expansión. Un incremento en la densidad. Una disminución de la contracción. Una disminución en la permeabilidad. Una disminución en la compresibilidad. Para obtener una adecuada lubricación y disminuir así la resistencia a la fricción existe entre partículas, se debe controlar debidamente la cantidad de agua al compactar un suelo. Si la cantidad de agua es insuficiente, no habrá buena lubricación y, si hay excesiva cantidad de agua, las fuerzas de compactación al actuar sobre la masa de tierra, crearán fuerzas hidrostáticas que empujarán y tenderán a separar a las partículas. Además, una parte de la dureza de compactación será absorbida por el agua, que es prácticamente incompresible, y la compactación final será deficiente. Por lo tanto, se hace necesario calcular debidamente la cantidad de agua, o sea la humedad óptima que debe tener un suelo, a fin de obtener una buena lubricación que permita, al compactarlo, alcanzar la mayor densidad posible, es decir, la densidad máxima. 2 CIV-2220-B

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METODOS PARA DETERMINAR LA HUMEDAD OPTIMA Y DENSIDAD MAXIMA. En la actualidad se conocen varios métodos para determinar la humedad óptima y la densidad máxima de un suelo. La mayor parte de estos métodos son dinámicos y algunos estáticos. Los llamados métodos dinámicos utilizan cargas dinámicas aplicadas mediante pistones o martillos y, los métodos estáticos emplean cargas estáticas aplicadas por medio de prensas hidráulicas. Los métodos dinámicos más empleados en la actualidad, son los estandarizados por la Asociación Americana que representa a los Departamentos de carreteras de los 50 Estados de la Unión, más conocida como AASHTO. METODOS AASHTO STANDAR T99 – 70 Este método corresponde en líneas generales, al conocido anteriormente como método Standard o Proctor La diferencia básica con el método Proctor está en el empleo de dos cilindros o moldes para los ensayos en compactación, uno de 4" de diámetro interior (que era empleado anteriormente) y el otro molde de 6" de diámetro interior. Para la compactación se emplea un martillo o pistón de 5.5 libras (2.5 Kg) de peso. El material a emplearse se coloca en capas de aproximadamente igual espesor y cada capa se compacta haciendo caer el martillo desde una altura de 12" (30.5 cm). Si se utiliza el molde pequeño de 4", el material se compactará haciendo caer el martillo 25 veces sobre cada capa. En cambio si se usa el de 6", se hará caer el martillo 56 veces sobre cada capa. La compactación debe hacerse en forma uniforme, haciendo caer libremente el martillo y distribuyendo los golpes sobre toda el área. Una vez compactado así el material, se quita el collar del molde, se alisa la superficie y se pesa el cilindro junto con la base y la muestra. Finalmente se extrae del molde el cilindro de tierra, se lo rompe y se toma una pequeña cantidad de muestra de la parte central, para determinar el contenido de humedad del material compactado. Es decir advertir que no siempre los moldes tienen un volumen exacto; de ahí que se recomienda calibrarlos antes de usarlos. Puede emplearse agua limpia para la calibración, teniendo cuidado de cubrir las juntas con parafina líquida a fin de evitar la pérdida de agua. AASHTO PROCTOR STANDAR T99 – 70 ALTURA DE CAÍDA DE N CAPAS = 3 PESO DE MARTILLO = 5.5 (Lb) MARTILLO = 12" 3 CIV-2220-B

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MOLDE MATERIAL PASA N GOLPES VOL. MOLDE (PIE3) ENERGIA

4" Tamiz N0 4 25 1/30

6" Tamiz N0 4 56 1/13.33

4" Tamiz N0 3/4" 25 1/30

6" Tamiz N0 3/4" 56 1/13.33

12.375

12.317

12.375

12.317

METODOS AASHTO STANDAR T180 – 70 Este método corresponde, con algunas modificaciones, al conocido anteriormente como standar modificado o Proctor Modificado. Los moldes que se emplean son los mismos que los indicados para el método anterior, o sea el pequeño de 4" y el grande de 6" de diámetro. La diferencia fundamental entre este método y el anterior está en el peso del martillo y la altura de caída del martillo El martillo empleado en este método es el de 10 (lb) y la altura de caída es de 18".

En lugar de colocar el material en 3 capas, se lo coloca en 5 capas de aproximadamente igual espesor. Si se emplea el cilindro de 4" se compactará cada capa haciendo caer el martillo 25 veces y si se usa el molde de 6" haciéndolo caer 56 veces sobre cada capa. Igual que en el método anterior, una vez compactado el material se quitará el collar del cilindro, se harán las pasadas necesarias y se determinará el contenido de humedad del suelo compactado. La densidad obtenida mediante el método AASHTO T180-170 es mayor que la obtenida mediante el método AASHTO T99-70 AASHTO PROCTOR MODIFICADO T180 – 70 ALTURA DE CAÍDA DE N CAPAS = 5 PESO DE MARTILLO = 10 (Lb) MARTILLO = 18" MOLDE 4" 6" 4" 6" 0 0 0 MATERIAL PASA Tamiz N 4 Tamiz N 4 Tamiz N 3/4" Tamiz N0 3/4" N GOLPES 25 56 25 56 VOL. MOLDE 1/30 1/13.33 1/30 1/13.33 (PIE3) 4 CIV-2220-B

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ENERGIA

56.250

55.986

56.250

55.986

NOTA El peso especifico aparentemente seco máximo de T180 > El peso especifico aparentemente seco máximo de T99 El contenido de humedad optimo de T180 < El contenido de humedad optimo de T99

3.- MATERIAL Y EQUIPO Molde de compactación (diámetro 6")

Balanza eléctrica (precisión 0.1 gr)

Pisón T180-70 (10 libras)

Probetas graduadas

Mortero

Tamiz N0 4

Regla para enrazar

Bandeja (para preparar muestra)

Balanza

4.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

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El presente ensayo se realizara con el molde de CUATRO PULGADAS de diámetro interior, peso del martillo 10 lbs. Y altura de caída de 18 pulgadas.

1.

Se desmenuza los terrones con ayuda del mortero y su mango.

2. Tamizamos la muestra en el tamiz No.4

3. Tomamos 3000 gramos de muestra que pasa el tamiz No.4 luego mezclamos la muestra con agua en principio con un 7% dependiendo del porcentaje que llego al Lp se mezcla bien y se realiza el primer ensayo, compactando 5 capas con 25golpes por capa.

4. Después de compactar se procede al enrase de la muestra y su posteriormente pesar el suelo compactado mas molde

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5. Luego se extrae una pequeña muestra de cada lado del molde para obtener la humedad del suelo compactado y levar al horno

6.

Este proceso se realiza 6 veces, con la única diferencia de que cada experiencia se aumenta de 1.5% a 2.5% la humedad.

6.-CALCULOS

Peso del MOLDE = 2026 gramos

H = 11.8 cm.

ø= 15.3cm.

Volumen del MOLDE = 2169.475502 cm3

CÁLCULOS PARA ENSAYO 1 Peso del suelo húmedo = (Peso del suelo húmedo + Peso del molde) - Peso del molde Peso del suelo húmedo = 2954 (gr.) Peso especifico suelo húmedo = ( Peso del suelo húmedo / Volumen del molde) Peso especifico suelo húmedo = γsh = 2933.603 / 2169.475502 = 1.361 ( gr./cm3 ) Wo=(Peso del suelo húmedo + Peso de capsula) - (Peso del suelo seco + Peso de capsula) Wo = 29.84 – 28.55 = 1.29 Ws= (Peso del suelo seco + Peso de capsula) - Peso de capsula Ws = 28.55 Contenido de humedad = ( Wo / Ws ) x 100 %w=[ (1.29 / 28.55) x100 ] = 4.52 %W = 4.52 % Peso especifico aparente seco = γS˙ = γsh / [ 1 + (%w / 100 ) ] γS˙ = 1.361 / [ 1 + ( 4.52 / 100 ) ] = 1.30 ( gr./cm3 )

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CÁLCULOS PARA ENSAYO 2 Peso del suelo húmedo = (Peso del suelo húmedo + Peso del molde) - Peso del molde Peso del suelo húmedo = 2894 (gr.) Peso especifico suelo húmedo = ( Peso del suelo húmedo / Volumen del molde) Peso especifico suelo húmedo = γsh = 2894/ 21.69.4755 = 1.362( gr./cm3 ) Wo=(Peso del suelo húmedo + Peso de capsula) - (Peso del suelo seco + Peso de capsula) Wo = 42.96 Ws= (Peso del suelo seco + Peso de capsula) - Peso de capsula Ws = 39.62 Contenido de humedad = ( Wo / Ws ) x 100 %w=[ (42.96 / 39.62) x100 ] = 8.43 %W = 8.43 % Peso especifico aparente seco = γS˙ = γsh / [ 1 + (%w / 100 ) ] γS˙ = 1.362 / [ 1 + ( 8.43 / 100 ) ] = 1.23 ( gr./cm3 )

CÁLCULOS PARA ENSAYO 3 Peso del suelo húmedo = (Peso del suelo húmedo + Peso del molde) - Peso del molde Peso del suelo húmedo = 2933.603 (gr.) Peso especifico suelo húmedo = ( Peso del suelo húmedo / Volumen del molde) Peso especifico suelo húmedo = γsh = 1.3522 ( gr./cm3 ) Wo=(Peso del suelo húmedo + Peso de capsula) - (Peso del suelo seco + Peso de capsula) Wo = 55.31 Ws= (Peso del suelo seco + Peso de capsula) - Peso de capsula Ws = 49.25 Contenido de humedad = ( Wo / Ws ) x 100 %w= 12.30 %W = 12.30% Peso especifico aparente seco = γS˙ = γsh / [ 1 + (%w / 100 ) ] γS˙ = 1.3522 / [ 1 + ( 12.30 / 100 ) ] = 1.20 ( gr./cm3 )

CÁLCULOS PARA ENSAYO 4 Peso del suelo húmedo = (Peso del suelo húmedo + Peso del molde) - Peso del molde Peso del suelo húmedo = 2848.295 (gr.) Peso especifico suelo húmedo = ( Peso del suelo húmedo / Volumen del molde) Peso especifico suelo húmedo = γsh = 1.3128( gr./cm3 ) Wo=(Peso del suelo húmedo + Peso de capsula) - (Peso del suelo seco + Peso de capsula) Wo = 34.88 8 CIV-2220-B

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Ws= (Peso del suelo seco + Peso de capsula) - Peso de capsula Ws = 30.75 Contenido de humedad = ( Wo / Ws ) x 100 %w= 13.43 %W = 13.43% Peso especifico aparente seco = γS˙ = γsh / [ 1 + (%w / 100 ) ] γS˙ = 1.3128 / [ 1 + ( 13.43 / 100 ) ] = 1.16 ( gr./cm3 )

CÁLCULOS PARA ENSAYO 5 Peso del suelo húmedo = (Peso del suelo húmedo + Peso del molde) - Peso del molde Peso del suelo húmedo = 2918.674 (gr.) Peso especifico suelo húmedo = ( Peso del suelo húmedo / Volumen del molde) Peso especifico suelo húmedo = γsh = 1.3453 ( gr./cm3 ) Wo=(Peso del suelo húmedo + Peso de capsula) - (Peso del suelo seco + Peso de capsula) Wo = 10.38 Ws= (Peso del suelo seco + Peso de capsula) - Peso de capsula Ws = 75.79 Contenido de humedad = ( Wo / Ws ) x 100 %w= 13.70 %W = 13.70% Peso especifico aparente seco = γS˙ = γsh / [ 1 + (%w / 100 ) ] γS˙ = 1.3453 / [ 1 + ( 13.70 / 100 ) ] = 1.18 ( gr./cm3 )

7.-CONCLUSIONES. Con los resultados del presente trabajo de laboratorio pudimos encontrar los porcentajes de humedad y para el siguiente trabajo de CBR tenemos que encontrar el porcentaje óptimo de humedad. 9 CIV-2220-B

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8.- BIBLIOGRAFIA.  

CARRETERAS CALLES Y AUTOPISTAS VALLE RODAS MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS JOSEPH E. BOWLES

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