• Author / Uploaded
• Enoc Sober On Cort Es

Citation preview

GRANULOMETRIA Análisis Por Mallas Curva Granulométrica Suelos Finos, Análisis Mediante el Hidrómetro Método Del Hidrómetro BIBLIOGRAFIA

Granulometría es la parte de la Mecánica de Suelos que estudia lo referente a las formas y distribución de las partículas que constituyen un suelo.

El análisis granulométrico solo tiene sentido llevarlo a cabo en suelos gruesos,, es decir en suelos en que el rango del tamaño varía entre 0.074 y 76.2 mm. Esto se debe a que en suelos finos el comportamiento depende más de las formas de las partículas y su composición mineralógica, y solamente en una mínima parte del tamaño de los granos. Análisis Por Mallas Existen pruebas mecánicas para determinar la granulometría de un suelo. Dentro de este tipo de pruebas encontramos para suelos gruesos el análisis mediante mallas, y para suelos finos el análisis de una suspensión del suelo mediante el hidrómetro (densímetro).

La medición en el tamaño de los granos de un suelo grueso puede efectuarse mediante: a) Análisis Directo. Se realiza en partículas de suelo de más de 3 pulgadas de tamaño con aparatos de precisión manuales, como el Vernier. b) Medición con Mallas. Este análisis mecánico es el usado principalmente en suelos gruesos y consiste en ordenar en forma descendente una serie de mallas, depositar al suelo previamente seco en juego de mallas agitándolo en forma horizontal o vertical durante 5 ó 10 minutos en un agitador. Después se pesa el suelo retenido en cada malla teniendo mucho cuidado de evitar pérdidas de material, posteriormente, se calcula el porciento retenido en cada malla con respecto al peso total de la muestra y el porciento que pasa respecto a dicho total. Por último, se gráfica en escala semilogarítmica el porciento de material que pasa, en peso, y el diámetro de la malla, por lo que forman ambos parámetros un sistema de ejes sobre el cual, una vez graficados los resultados, obtendremos la llamada Curva de Distribución Granulométrica.

Mediante el método de mallas pueden presentarse problemas para que pasen las partículas por las mallas más finas. Cuando esto sucede, se utiliza el procedimiento de la vía húmeda, o sea, lavar el material para que puedan pasar. A continuación se presentan las mallas U.S. Bureau Standars a utilizar en esta prueba, con sus correspondientes aberturas. Número de Malla

Abertura En mm

3"

76.20

2"

50.80

1"

25.40

1/2"

12.70

3/8"

9.52

1/4"

6.35

4

4.76

10

2.00

20

0.84

40

0.42

60

0.25

100

0.149

200

0.074

Curva Granulométrica La distribución del tamaño de las partículas que constituyen un suelo grueso se pude expresar gráficamente mediante una Curva de Distribución Granulométrica. Para trazar dicha curva se usa el eje de las ordenadas a fin de localizar el porcentaje de partículas en peso, cuyo tamaño resulta menor que el diámetro dado por eje de las abscisas.

Entonces, una curva granulométrica nos indica en general el tamaño de los granos y la buena o mala graduación de estos.

A partir de la curva de distribución granulométrica pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan a un suelo. El Coeficiente de Uniformidad (Cu) y el Coeficiente de Curvatura (Cc). D60 Cu = ________ D10

(D30)2 Cc = ____________ D60 D10

donde: D10 = Diámetro Efectivo, osea el diámetro que corresponde a las partículas cuyo tamaño es mayor o igual que el 10 % en peso del total de partículas de un suelo. D30 = Diámetro de partículas, cuyo tamaño es mayor o igual que el 30 % en peso del total de partículas. D60 = Diámetro de partículas cuyo tamaño es mayor o igual que el 60 % del peso total de las partículas. El coeficiente de uniformidad (Cu) representa la extensión de la curva de distribución granulométrica, es decir, a mayor extensión de esta curva, se tendrá una mayor variedad de tamaños, lo que es propio de un suelo bien graduado.; generalmente esto se cumple en arenas para un Cu > 6, y en gravas con un Cu > 4. El coeficiente de curvatura (Cc) nos indica una curva granulométrica constante, sin “escalones”; esto se cumple tanto en arenas como gravas para cuando 1< Cc < 3. Por lo tanto ambos coeficientes sirven para indicarnos de una manera práctica y sencilla en el laboratorio cuando un suelo se encuentra bien graduado o mal graduado. Suelos Finos, Análisis Mediante el Hidrómetro Cuando es necesario determinar la granulometría en suelos finos (menores a 0.074 mm), se utiliza el procedimiento denominado del Hidrómetro. El método se basa en el hecho de que la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido es función de su tamaño; la Ley de que se hace uso en el procedimiento del hidrómetro es debida a Stokes.

La ley de Stokes aplicada a partículas de suelo real, que se sedimentan en agua, es válida solamente en tamaños menores de 0.2 mm aproximadamente (ya que tamaños mayores afectaran a la ley de sedimentación considerablemente debido a la turbulencia), pero mayores a 0.2 micras.

Método Del Hidrómetro En resumen el método del hidrómetro se basa en:

a) La Ley de Stokes aplicable a una suspensión del suelo. b) Al comienzo de la prueba la suspensión es uniforme y de concentración suficientemente baja para que las partículas no se interfieran al sedimentarse. Se considera apropiada una concentración de unos 50 g / l) c) El área de la sección recta del bulbo del hidrómetro es despreciable en comparación a la de la probeta donde se realiza la sedimentación, por lo que el bulbo no interfiere en la sedimentación de las partículas en el instante de efectuarse una medición. Si la suspensión es uniforme, todas las partículas de un mismo diámetro D están distribuidas uniformemente en toda la suspensión, al principio de la prueba, y todas estas partículas se sedimentan a la misma velocidad. Al pasar un tiempo t, todas las partículas del mismo diámetro habrán recorrido la distancia H =vt, y arriba de esa altura no se encontrarán partículas de ese diámetro a esa velocidad, mientras que de ese nivel hacia abajo , las partículas de ese tamaño conservan sus posiciónes relativas ya que bajan a la misma velocidad. Como consecuencia, las partículas de tamaño mayor que D, habrán descendido a una profundidad mayor, pues se sedimentan a una mayor velocidad, por lo que a la profundidad H sólamente habrá partículas de diámetro equivalente igual o menor que D. Por lo tanto el peso específico relativo de la suspensión a la profundidad H y al tiempo t, es una medidad de la cantidad de partículas de igual y menor tamaño que D contenidas en el suelo. Midiendo el peso específico relativo de una suspensión de suelo, a una misma profundidad en distintos tiempos, puede obtenerse cualquier número de puntos para la curva granulométrica, pudiendose hacer mediciones al mismo tiempo, pero a diferentes profundidades. Ya en la práctica se determina la distribución de los pesos específicos relativos a diferentes tiempos y a distintas profundiades, ya que la distribución de los pesos específicos representa, en una forma impliícita, la distribución granulométrica. BIBLIOGRAFIA Autores: Eulalio Juárez Badillo y Alfonso Rico Rodríguez. Título: Mecánica de Suelos. Tomo 1. Fundamentos de la Mecánica de Suelos. Editorial: LIMUSA- Noriega

Tercera Edición. Decimaséptima reimpresión 1996. Impreso en México, D.F. INSTITUTO TECNOLOGICO DE OAXACA

PRACTICA 1:PESO ESPECIFICO DE SOLIDO Y

PORCENTAJE DE HUMEDAD

MATERIA: MECANICA DE SUELOS I

CATEDRATICO: ING. GLADIS CASTELLANOS HERNANDEZ

LABORATORISTA: PEREZ SANTIAGO HIPOLITO ANTONIO

ALUMNA: CRUZ ARAGON LUCIA

SEMESTRE: CUARTO

GRUPO: CD

ESPECIALIDAD: ING. CIVIL

HORA: 11:00-12:00

FECHA: OAXACA DE JUAREZ, A 14 DE MARZO DEL 2011. INTRODUCCION

PESO ESPECIFICO DE SOLIDO Y PORCENTAJE DE HUMEDAD HUMEDAD EQUIPO: * Balanza

* Vidrio de reloj * Charola * Brocha * Capsula de porcelana, para pesar * Parrilla * Cuchara de albañil * Cerrillos * 100 gramos de muestra (ph-peso húmedo) PROCEDIMIENTO: 1. Se nivela la balanza poniéndola en cero y se pesa la capsula de porcelana.

2. Se prosigue la practica colocando la muestra de suelo en la capsula de porcelana para pesarla y poder determinar el peso húmedo de la muestra.

3. Después se coloca la muestra en la charola con ayuda de la brocha y se lleva a la parrilla, la cual fue previamente encendida, para secarla pero para evitar que esta se queme se mueve con la cuchara de albañil.

4. Y a pequeños intervalos de tiempo se pasa el reloj de vidrio sobre la muestra esto con la finalidad de saber cuando la muestra está seca, pues cuando el vidrio ya no se opaca indicara que la muestra esta lista.

5. En seguida se prosigue a retirar la muestra del fuego una vez que ya esté lista y se enfría.

6. Una vez fría la muestra se pesa de nuevo y se aplica la siguiente fórmula para conocer el porcentaje de humedad del suelo que se está analizando.

Humedad=peso humedo-peso secopeso seco(100)

Peso de la capsula=180.3 gr Peso de la muestra húmeda=100 gr Peso de la muestra seca=97.3 gr Humedad=100-97.397.3100=2.77% DENSIDAD EQUIPO: * Balanza * 45 gr de muestra de suelo * Pinzas * Frasco chapman base redonda, aforado a 500 ml * Embudo * Pipeta * Embudo * Franela * Mallitas de asbesto * Cubeta de agua * Termómetro * Vaso precipitado

PROCEDIMIENTO: 1. Primero nivelaremos nuevamente la balanza para pesar 45 gramos de muestra de suelo y le ponemos agua al frasco champa de base redonda.

2. Con ayuda del embudo ponemos la muestra en el frasco y lo que quede en el cuello del frasco lo terminamos de bajar con la pipeta.

3. Enseguida colocamos el frasco en la parrilla sobre una mallita de acero y una vez que comience a hervir se dejara durante 10 minutos más y se retira entonces del fuego con la ayuda de las pinzas.

4. Mientras esto ocurre, introducimos el termómetro en la cubeta de agua para saber a qué temperatura se encuentra.

5. Después se prosigue a enfriar esta muestra por lo que se le coloca un poco de agua en el frasco y luego se coloca en la cubeta de agua, y se le toma la temperatura utilizando el termómetro hasta que esta se iguale con la temperatura de la cubeta.

6. Luego se pesa el frasco y con este dato y el del número de matraz se prosigue a buscar en una grafica el valor de WFSW para finalmente poder aplicar la siguiente formula y conocer el peso específico relativo de la muestra.

Ss=WsWs+wfs-wsfw Ss=45 gr45+679.7-711.3 gr=3.358

BIBLIOGRAFIA

Crespo Villalaz Carlos, Mecánica de suelos y cimentaciones, Quinta edición, Editorial Limusa, pg. 42. Juárez Badillo, Rico Rodríguez, Mecánica de suelos, tomo 1, Editorial Limusa, pg. 28-29

GUIAS DE LABORATORIO

MECANICA DE SUELOS I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN LABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOS “ING. JULIO PADILLA M.”

I.-

GUIA GENERAL PARA LAS PRACTICAS DE LABORATORIO

1. Para lograr una mayor eficiencia en la ejecución de las prácticas es necesario que se preste debida atención a las orientaciones emitidas por el instructor de la práctica.

2. En la elaboración del Informe, el estudiante debe formar pequeños grupos de tres personas como máximo.

3. Antes de empezar un ensaye determinado, es aconsejable que el estudiante se familiarice personalmente con el alcance y propósito de la prueba a efectuar, así como con el procedimiento de trabajo que ello involucra. Recuerde que la falta de preparación personal puede significar un menor aprovechamiento de parte del estudiante en el momento de la ejecución de su práctica.

II.-

INSTRUCCIONES PARA EL TRABAJO DE LABORATORIO

1. Atender las indicaciones del instructor.

2. Consultar con el instructor el material y equipo a usar.

3. Al operar un equipo por primera vez, consultar previamente al instructor.

4. Todo el material empleado debe ser usado de una manera económica.

5. Cuidar las piezas pequeñas del equipo tales como pesas, balanzas, tamices, etc. Cualquier daño del equipo deberá ser reportado de inmediato. Daño o pérdida debida a descuido será cargado a la persona responsable del daño.

6. Para identificación posterior todos los especimenes, taras, etc., deberán ser debidamente marcados.

7. Al terminar la práctica se limpiara el equipo y se eliminarán los desperdicios resultantes, tanto de los bancos de trabajo como del piso.

8. Procurar tomar los datos del ensayo directamente en los formatos existentes.

III.-

REPORTES:

1. Se entregarán una semana después de efectuado el ensayo.

2. Se entregarán en grupos de tres personas como máximo.

3. Deberá ser breve y claro.

4. Es conveniente que en la portada del reporte se incluya la siguiente información.

a. Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Tecnología de la Construcción Departamento de Construcción Laboratorio de Materiales y Suelos. b. Título del ensaye. c. Número del ensaye. d. Nombre y Carnet de los estudiantes. e. Grupo de práctica. f. Profesor de teoría y práctica. g. Fecha de Entrega

El ordenamiento de los incisos anteriores queda a criterio del estudiante.

5. Para una mejor exposición escrita del trabajo, es necesario organizarlo de una manera lógica, y con toda la información 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 exposición del trabajo escrito se puede lograr este objetivo.

A manera de sugerencia y ejemplo se presenta el siguiente ordenamiento en la presentación del reporte:

a. INTRODUCCIÓN; La Introducción debe elaborarse como la presentación del trabajo desarrollado, de tal manera que se de un enfoque general. Además se debe expresar algunas definiciones. Se debe escribir con sus propias

palabras. No se debe transcribir textualmente del libro de consulta o de la gúia, sino hacerlo con su estructuración personal.

b. Presentar un INDICE del contenido del reporte, a fin de facilitar la búsqueda de información en el texto.

c. Definir bien los OBJETIVOS, del ensaye, estableciendo adecuadamente el propósito y significado del mismo. Conviene recordar que los objetivos se entienden como la aplicación práctica de los resultados y conocimientos adquiridos.

d. Describir los MATERIALES empleados en el ensayo, brindando la información pertinente como tipo de material, procedencia, etc.

e. Indicar el EQUIPO que se utilizó en el ensayo, el uso y manejo del mismo, así como sus limitaciones. Para lograr una mejor visualización del tipo de equipo y su operación, puede acudirse al auxilio de diagramas o gráficas.

f. PRESENTACIÓN DE DATOS, CALCULOS.-

Se debe tomar la costumbre de que los datos obtenidos en el laboratorio sean presentados de una manera tabular. Es lógico que cualquier resultado que se indique es consecuencia de ciertos cálculos numéricos que deben indicarse en el reporte, mostrando un ejemplo típico. Todas las ecuaciones y fórmulas empleadas serán claramente establecidas junto con las definiciones de símbolos empleados.

Los pasos hechos en los cálculos, deberán ser claramente indicados.

Deberá tenerse sumo cuidado al elaborar una tabla o diagrama. Estos deberán ser tan claros como sea posible, completos por sí mismo, y en el caso ideal, deberán contener la información deseada sin necesidad de buscar referencia en el texto.

g. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS, CONCLUSIONES:

Se puede incluir una discusión rápida, enfocada principalmente a los datos más sobresalientes de las tablas o diagramas. Los resultados de las pruebas se comparan con el estándar para obtener las conclusiones que el caso requiera.

h. Hay que recordar que el reporte debe escribirse en lenguaje técnico y construcción gramatical correcta, incluyendo REFERENCIA usada. 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 deberá efectuarlo como elemento esencial de la mayor parte de su trabajo como ingeniero, y que de la práctica a que se somete en el Laboratorio en la redacción de informes y en la representación de los datos de una manera técnica, obtiene un gran beneficio.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA N° 1 : EXPLORACIÓN, MUESTREO Y CONTENIDO DE HUMEDAD

INTRODUCCIÓN:

En los proyectos de Ingeniería, tanto en obras horizontales como en obras verticales, se necesita tener información veraz acerca de las propiedades

físico-mecánico de los suelos donde se pretende cimentar la obra. Por lo que deberá hacerse un plan de exploración y muestreo en el área donde se desea realizar el proyecto. La exploración deberá consistir en la investigación del subsuelo, con el objetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se le realizaran en el laboratorio ensayes básicos de clasificación, densidad, humedad, etc.

En dependencia de la información que se necesite y de los ensayes de laboratorio se define el tipo de exploración y la forma de muestreo de los suelos.

OBJETIVOS

• Que el estudiante adquiera los conocimientos teórico-prácticos en la exploración de los suelos.

• Que los estudiantes, efectúen un método de exploración de campo (sondeo manual).

• Que los estudiantes desarrollen habilidades para poder realizar un muestreo adecuado de los suelos, así como la identificación en el campo de los suelos, considerándose su textura, plasticidad, color, etc.

• Que los estudiantes observen la variación de la humedad, en las muestras obtenidas en el campo a diferentes profundidades.

Métodos de Exploración

• Pozo a Cielo Abierto:

En este tipo de muestreo exploratorio se practica una excavación con dimensiones suficientes para que un técnico pueda descender en ella y

examinar los diferentes estratos que se presentan en su estado natural. Este tipo de excavación no se puede llevar a grandes profundidades. La dificultad fundamental que presenta este tipo de exploración es la presencia del nivel freático. En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas y/o inalteradas.

• Sondeos Manuales:

Este tipo de exploración se realiza comúnmente en obras horizontales realizándose excavaciones de pequeña sección en planta y generalmente a una profundidad máxima de 1.5 metros. En esta exploración se obtienen muestras alteradas.

• Ensayes de Penetración Estándar (SPT):

Este es uno de los métodos que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona una información más útil en torno al subsuelo, no solo en lo referente a la descripción, sino también en cuanto a la resistencia del suelo, ya que puede considerarse como el primer ensaye realizado.

El método lleva implícito un muestreo que proporciona muestras alteradas del suelo en estudio y consiste en hacer penetrar a golpes, con un martinete, el penetrómetro o cuchara partida de Terzaghi, registrando el número de golpes necesarios para lograr una penetración de 30.5 cm. (1 pié).

• Métodos Rotativos en Roca:

Cuando en un sondeo se alcanza una capa de roca más o menos firme, no es posible lograr penetración con los métodos estudiados y ha de recurrirse a un procedimiento diferente. En estos casos se recurre al empleo de maquinaria de perforación, rotación con broca de diamante o de tungsteno. Las velocidades de rotación son variables, de acuerdo con el tipo de roca a

perforar. A las muestras obtenidas en este tipo de perforación, se le realizan todos los ensayes necesarios en la investigación.

Tipos de Muestras

Muestra Representativa:

Se denomina muestra representativa aquella fracción de suelo o roca que es capaz de representar todo un conjunto o estrato determinado, no solo en su apariencia visual sino en sus propiedades físico-mecánicas.

Muestra Alterada:

Son aquellas en las que no se hace ningún esfuerzo para conservar la estructura natural y condiciones del suelo. Los aditamentos con características para la recuperación de estos suelos son los siguientes:

• Muestreadores de tubo sencillo. • Cucharas tipo Terzaghi (cuchara partida). • Excavaciones en forma de calicatas o pozos a cielo abierto, etc.

Las muestras alteradas pueden utilizarse para determinar; Peso específico, límites de consistencia, Granulometría y cualquier otro ensaye que no requiera la estructura o condiciones naturales del suelo in situ.

Muestras Inalteradas:

Las muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de conservar su estructura natural y cuyas condiciones, fundamentalmente la densidad natural y la humedad natural, han sufrido cambios mínimos despreciables en

comparación a su estado in situ. Para obtener estas muestras se puede realizar;

• Monolitos labrados a mano. • Muestreadores Shelby, etc.

Humedad

El contenido de humedad del suelo, se define como la cantidad de agua presente en el suelo al momento de efectuar el ensaye, relacionado al peso de su fase sólida, se representa por la siguiente expresión;

Peso del agua contenida

Wh – Ws

W = ---------------------------------- = ----------------Peso seco

Donde; Wh

W

:

:

Peso de muestra húmeda

Ws

:

Ws

Humedad

Peso de muestra seca

La expresión anterior también se puede representar en porcentaje.

DESARROLLO DE LA PRACTICA

La práctica consistirá en la realización de un sondeo manual de 1.50 metros de profundidad, además se obtendrán muestras alteradas que serán clasificadas en el campo con la vista y el tacto:

Material y Equipo

• Pala. • Barra. • Posteadora. • Palín doble. • Balanza de 0.1 gr. de sensibilidad • Tara para humedad. • Horno • Cucharón • Charola • Bolsas plásticas, tarjetas para Identificar las muestras.

Procedimiento sondeo manual

• Localizar el sitio donde se realizará la excavación.

• Limpiar la superficie del terreno con una pala, retirar la materia orgánica superficial.

• Definir el área de la de la excavación (rectangular o eliptica), la cual estará en dependencia del equipo a utilizar.

• Realizar la excavación, inicialmente se utilizará la barra y la pala. A medida que se profundiza se pueden ir utilizando el resto del equipo (palín doble, posteadora, etc), en dependencia del tipo de suelo que se encuentre que facilite el trabajo de excavación.

Al ir avanzando en la excavación se debe ir observando la variación de los estratos, considerando básicamente el tamaño de las partículas y el color, los distintos estratos que se obtengan se deben colocar a un lado de la excavación separados entre si y en el orden que se van obteniendo.

• Cuando se llegue a la profundidad proyectada (1.5 m), se procede a la descripción de los suelos que corresponden a cada estrato. Luego se muestrea cada estrato por separado, esto consiste en colocar suficiente cantidad de material de cada estrato en bolsas de plástico con su correspondiente tarjeta que identifica a cada muestra y posteriormente trasladarla al laboratorio.

• Cerrar la excavación con el material antes extraído, 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.

Procedimiento para contenido de humedad

• Tomar una muestra representativa del estrato a evaluar.

• Obtener el peso húmedo de la muestra.

• Colocar la muestra en una tara y depositarlo en el horno hasta obtener peso constante. - Temperatura del horno: 105 °c a 115 °c. - Tiempo de la muestra en el horno : 24 horas.

• Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar y determinar su peso seco.

Presentación de Resultados

• En el reporte deberá adjuntarse la siguiente información

- Plano de localización del sitio en estudio.

- Plano de ubicación de sondeos.

- Perfil estratigráfico, conteniendo la descripción de los suelos encontrados.

- Tarjeta que identifica cada muestra obtenida conteniendo; Nombre del Proyecto, Localización de los Sondeos, Número de Sondeo, Número de Muestra, Profundidad de la Muestra, Descripción del Suelo, Color de la Muestra.

-

Simbología de los suelos mas importantes;

arcilla

limo

arena

grava

mat. Orgánica

roca

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 2 SUELOS

GENERALIDADES:

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE LOS (ASTM D-558; AASHTO T 93-86)

Se define como Gravedad Específica de los Suelos, a la relación del peso en el aire, de un volumen dado de partículas sólidas, al peso en el aire de un volumen igual de agua destilada a una temperatura de 4º C.

El valor de la Gravedad Específica de un Suelo queda expresado por un valor abstracto; además de servir para fines de clasificación, interviene en la mayor parte de los cálculos de la Mecánica de Suelos.

La densidad de los suelos varía comúnmente entre los siguientes valores:

|Cenizas Volcánicas |

|2.20 a 2.50

|Suelos Orgánicos |

|2.50 a 2.65

|Arenas y Gravas |

|2.65 a 2.67

|Limos Inorgánicos |

|2.67 a 2.72

|Arcillas poco Plásticas |

|2.72 a 2.78

|Arcillas medianamente plásticas y muy plásticas a 2.84 | |Arcillas Expansivas | |Suelos con Abundante Hierro |

|2.78 |2.84 a 2.88 |3.00

OBJETIVOS:

• Que los estudiantes, se familiaricen con el método general de obtención de la gravedad especifica.

• Que los estudiantes determinen el peso promedio por unidad de volumen de partículas sólidas que constituyen un suelo.

[pic]

EQUIPO A UTILIZAR:

1. Matraz aforado de cuello largo (frasco volumétrico), de 500 cc. de capacidad a temperatura de calibración de 20ºC 2. Agua Destilada 3. Dispositivo de succión neumática, capaz de producir el grado de vacío (opcional). 4. Dispositivo para calentar agua, con temperatura controlable. 5. Balanza de un centésimo de grado de aproximación y capacidad de 1Kg. 6. Horno a temperatura constante de 100 a 110º C. 7. Un desecador. 8. Batidor Mecánico 9. Termómetro con aproximación de 0.1º C, graduado hasta 50º C. 10. Cápsulas para evaporación. 11. Pipeta ó cuenta-gotas (gotero) 12. Embudo de vidrio de conducto largo.

PROCEDIMIENTO RECOMENDADO:

Para el cálculo de la gravedad específica se necesita el dato del peso del frasco volumétrico lleno con agua destilada hasta la marca de aforo, a la temperatura de ensaye.

Este valor se toma por lo general de una curva en que están ploteados los pesos del frasco más agua vs. la temperatura. Esta gráfica llamada curva de calibración, puede ser determinada experimentalmente ó por medios teóricos.

Antes de realizar el ensaye es necesario hacer la limpieza y calibración al frasco volumétrico.

I.

PROCEDIMIENTO PARA LA LIMPIEZA DEL FRASCO:

1. Prepárese una “Mezcla Crómica”, disolviendo en caliente 60 grs., de Dicromato de Potasio en 300 cc., de agua destilada; déjese enfriar la solución y añádase 460 cc., de Ácido Sulfúrico comercial, de manera que escurra por las paredes del recipiente en que se forma la solución.

2. Con la mezcla crómica enjuáguese el frasco para eliminar la grasa que pueda tener adherida en su interior, enjuáguese de nuevo con agua destilada y escúrrase perfectamente bañando el interior con alcohol, para eliminar los residuos de agua, finalmente vuélvase a enjuagar el frasco con éter sulfúrico. Para facilitar la eliminación de los vapores del éter, es recomendable colocar el frasco boca abajo durante 10 min.

3. A falta de mezcla crómica puede lavarse el frasco con solución jabonosa, repitiendo lo expuesto en el inciso No. 2.

II.

PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIÓN DEL FRASCO VOLUMETRICO:

La calibración del Frasco Volumétrico debe efectuarse cada 18 meses y su procedimiento práctico es el siguiente:

A. Procedimiento Práctico:

1. Determínese el peso del frasco volumétrico, seco y limpio con una aproximación de 0.01gr. (Wf).

2. Llénese el frasco volumétrico con agua destilada a la temperatura ambiente hasta 0.5 cm., debajo de la marca de enrasé ó marca de aforo y déjese reposar durante unos minutos.

3. Mídase la temperatura del agua contenida en el frasco, con aproximación de 0.1º C, colocando el bulbo del termómetro en el centro del frasco volumétrico.

4. Con una pipeta ó cuenta-gotas, complétese el volumen del frasco con agua destilada de modo que la parte interior del menisco coincida con la marca de aforo.

5. Séquese cuidadosamente el interior del cuello del frasco volumétrico con un papel absorbente, respetando el menisco.

6. Pésese el frasco lleno con agua hasta la marca de aforo, con aproximación de 0.01gr. (Wfw).

7. Repítase las etapas del No. 3 al No. 6, a la misma temperatura aproximadamente con que se trabajó la primera vez.

8. Repítase las etapas del No. 2 al No. 7, en otros dos ambientes, uno a temperatura de 5 a 10º C mayor que el primer ensaye, y otro a una temperatura de 5 a 10º C menor que el primer ensaye.

9. Represéntese en una gráfica los resultados de los pesos obtenidos (peso del frasco lleno de agua), en función de las respectivas temperaturas, teniendo como ordenadas el peso del frasco lleno de agua (Wfw), y en las abcisas la temperatura.

B. Procedimiento Teórico

Los puntos de la curva de calibración se pueden obtener por la sustitución de diferentes temperaturas en la siguiente ecuación:

Wfw = Wf + Vf (1 - (T.E) ((w - (a) Donde;

Wfw

=

Peso del frasco + agua

Wf

=

Peso del frasco seco y limpio

Vf

=

Volumen calibrado del frasco a Tc.

(T

=

T – Tc

T

=

Tc E = 10-4/OC. (w

Temperatura en grados centígrados a la cual se desea Wfw. =

Temperatura de calibración del frasco = 20º C.

Coeficiente término de expansión cúbica del Pyrex, igual a 0.1 x =

Peso unitario del agua a temperatura de ensaye.

(a = Peso unitario del aire a temperatura T y presión atmosférica 0.001 gr/cm³.

III

PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA

A. Procedimiento de Ensaye en Suelos no Cohesivos (Granulares).

1. Pésense 80 gr., aproximadamente de suelo previamente secado al horno y enfriado (Ws).

2. Pásese la muestra cuidadosamente a un frasco volumétrico seco y limpio, previamente calibrado, según se indico en los incisos anteriores, llénese éste con agua destilada hasta la mitad del frasco.

3. Elimínese el aire atrapado en la muestra por calentamiento del frasco durante 15 min., ó utilizando el método indicado por el profesor de la materia.

4. a.Añádase con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase, verificando que no quede aire atrapado en la muestra; si existiese aire atrapado en la muestra, elimínelo por el método utilizado en el paso anterior.

b.La presencia de materia orgánica puede producir el efecto de aire no removido a causa de los gases que se forman en contacto con el agua. La materia orgánica podrá descubrirse por olor y por la formación de una película oleaginosa en la superficie del agua.

Si ésta materia existe el método del vacío debe sustituirse por más efectivo para remover gases; éste método puede ser ebullición de la suspensión de un baño de Glicerina durante 30 min., añadiendo de cuando en cuando más agua destilada para impedir la calcinación de la muestra, en todo momento el frasco volumétrico debe estar lleno hasta su mitad; tras este período déjese enfriar el frasco a la temperatura ambiente y aplíquese lo escrito anteriormente en el acápite a.

5. Desairada la suspensión añádase agua destilada hasta que el borde interior del menisco coincida con la marca de aforo.

6. Verifique si el menisco está bien enrasado, y que el frasco en su parte exterior esté seco y limpio; pésese el frasco mas el agua más el suelo contenido en él (Wfws), con una aproximación de 0.1 gr.

7. De inmediato determínese la temperatura de la suspensión con aproximación de 0.01º C., introduciendo el bulbo de un termómetro hasta el centro del frasco volumétrico.

8. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y déjese limpio el frasco.

9. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110º C.

10. Saque la muestra del horno, déjela enfriar y determine su peso seco (Ws) con aproximación 0.1gr.

11. Calcule la gravedad específica con la formula siguiente:

[pic]

Donde;

Ws

=

Peso seco del suelo

Wfsw =

Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.

Wfw

Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibración).

Gs

= =

Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo.

B. Procedimiento de Ensaye en Suelos Cohesivos

1. La muestra de suelo a ser ensayada, se criba por el tamiz No. 10; del material que pasa por el tamiz No. 10, se pesan aproximadamente 60 gr. de material seco.

2. Agréguele agua hasta obtener una consistencia pastosa.

3. Coloque la pasta dentro del frasco volumétrico, calibrado.

4. Se extrae el aire atrapado como se hizo en los pasos del No. 3 al No. 6, del procedimiento para suelos no cohesivos.

5. Pese el frasco mas agua, mas suelo, (Wsw).

6. Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y déjese limpio el frasco.

7. Introduzca la muestra al horno por un tiempo de 24hrs., a una temperatura de 110º C.

8. Saque la muestra del horno, déjela enfriar y determine su peso seco (Ws) con aproximación 0.1gr.

9. Calcúlese la gravedad específica con la formula siguiente:

[pic]

Donde;

Ws

=

Peso seco del suelo

Wfsw =

Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.

Wfw

Peso del frasco + peso del agua (de la curva de calibración).

Gs

= =

Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo.

Variación del Peso especifico del agua en g/cm³ respecto a la temperatura en grados Centígrados(°C)

Peso especifico del agua en gramos/centímetros cúbicos

|°C

|0

|3”

|76.2

|2 ½” |2” |1 ½” |1”

| |

|63.5 |50.8

| |

|38.1 |25.4

| |

|¾ “

|19.1

|

|½ “

|12.7

|

|3/8 “

|9.52

|

|¼ “

|6.35

|

|No. 4

|4.76

|

|No. 10

|2.00

|No. 40

|0.420

|No. 200

|0.075

| | |

A partir de la curva granulométrica se puede deducir en primera instancia el tipo de suelo principal y los componentes eventuales.

Se puede encontrar el diámetro efectivo de los granos (D10); que es el tamaño correspondiente al 10% en la curva granulométrica y se designa como D10.

Otros tamaños definidos estadísticamente que son útiles incluyen D60; D30.

La uniformidad del suelo se puede definir estadísticamente de varias maneras, un índice antiguo pero útil, es el coeficiente de Uniformidad Cu que se define.

[pic]

Para clasificación de suelos es útil definir un dato complementario de uniformidad como es el coeficiente de curvatura (Cc) definido como: [pic]

- Los suelos bien graduados; CC entre 1 y 3.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS

ANÁLISIS GRANULOMETRICO

NOMBRE DEL PROYECTO: _________________________________________________

LOCALIZACIÓN: __________________________________________________________

SONDEO No.:___________________

PROFUNDIDAD (m):________________

|TAMIZ No. |% RETENIDO

MUESTRA No.___________________________

FECHA: ______________________________

|PESO RETENIDO PARCIAL EN |% RETENIDO |% QUE PASA POR |

| ACUMULATIVO

|GRAMOS |EL TAMIZ

|1 ½ |

|PARCIAL |

|

|1” |

|

|

|

|

|

|

|

|

|¾ “ |

|

|

|

|

|½ “ |

|

|

|

|

|3/8 “ |

|

|

|

|

|No. 4 |

|

|

|

|

|PASA No. 4 |

|

|

|SUMA |

|

|

|

|

|

|

|ANÁLISIS GRANULOMETRICO DEL MATERIAL QUE PASA | |EL TAMIZ NO. 4 (LAVADO) | |TAMIZ No. |% RETENIDO | |EL TAMIZ

|PESO RETENIDO PARCIAL EN GRS.|% RETENIDO |% QUE PASA POR | |

|PARCIAL

|ACUMULATIVO

|

|10 |

|

|

|

|

|40 |

|

|

|

|

|200 |

|

|

|

|

|PASA 200 |

|

|

|SUMA |

|

|

|

|

|

|

LAVADO POR No. 200

ENSAYE No.:_____________

ENSAYE No.: ________________________

PESO SECO: _____________

PESO SECO: ________________________

PESO SECO LAVADO: ______________ __________________

PESO SECO LAVADO:

DIFERENCIA: ____________________

DIFERENCIA: _____________________

Pasa No. 200: ________________

Pasa No. 200:

___________________

[pic]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 5 DETERMINACION DE LOS LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DE LOS SUELOS. (ASTM D 4318 , AASHTO T 89-90 y T 90-87)

GENERALIDADES.

Las propiedades de un suelo formado por partículas finamente divididas, como una arcilla no estructurada dependen en gran parte de la humedad. El agua forma una película alrededor de los granos y su espesor puede ser determinante del comportamiento diferente del material. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable.

Arbitrariamente Atterberg marcó las fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límites siguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio.

El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es la frontera entre el estado plástico y el semi-sólido y el límite de contracción separa el estado semi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia.

OBJETIVOS.

- Introducir al estudiante al procedimiento de la determinación de los límites; líquidos, plásticos y de contracción de una muestra de suelo.

- Determinar experimentalmente los diferentes límites de consistencia de un suelo.

- Determinar mediante formulas los diferentes indices de consistencia de un suelo.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE LIQUIDO (L.L)

El límite se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, que debe tener un suelo moldeado para una muestra del mismo en que se haya moldeado una ranura de dimensiones Stándard, al someterla al impacto de 25 golpes bien definidos se cierre sin resbalar en su apoyo.

[pic]

[pic]

Fig. (1) Corte Esquemático de la Copa de Casa Grande, mostrando el material ranurado.

EQUIPO.

1. Aparato de Arturo Casagrande, incluyendo la solera plana y el ranurador trapezoidal. 2. Espátulas flexibles. 3. Cápsula de porcelana. 4. Tamiz No. 40. 5. Atomizador. 6. Balanza con sensibilidad de 0.01gr. 7. Horno con temperatura constante de 100 a 110º C. 8. Taras con su tapa

PROCEDIMIENTO.

Los ensayes de consistencia se hacen solamente con la fracción de suelo que pasa por el tamiz No. 40.

1. Después de secada la muestra de suelo, se criba a través del tamiz No. 40 desechándose el que quede retenido.

2. Antes de utilizar la “Copa de Casagrande”, debe ser ajustada (calibrada), para que la copa tenga una altura de caída de 1 cm., exactamente.

3. Del material que pasó por el tamiz No. 40 se toman aproximadamente unos 100 gramos se colocan en una cápsula de porcelana y con una espátula se hace una mezcla pastosa, homogénea y de consistencia suave agregándole una pequeña cantidad de agua durante el mezclado.

4. Parte de esta mezcla se coloca con la espátula en la copa de Casagrande formando una torta alisada de un espesor de un (1) cm., en la parte de máxima profundidad. Una altura menor aumenta el valor del límite líquido.

5. El suelo colocado en la “Copa de Casagrande” se divide en la parte media en dos porciones utilizando para ello un ranurador, de manera que permanezca perpendicular a la superficie inferior a la copa.

Para suelos arcillosos con poco o ningún contenido de arena hágase la ranura con un solo movimiento suave y continúo.

6. Después de asegurarse de que la copa y la base están limpias y secas, se da vuelta a la manija del “Aparato de Casagrande”, uniformemente a razón de 2 golpes por segundo, contando el número de golpes requeridos hasta que se cierre el fondo de la ranura en una distancia de 1 cm. Si la ranura se cierra antes de los 10 golpes, se saca el material se vuelve a mezclar y se repiten los pasos 4, 5 y 6.

Antes del Ensayo

Después del Ensayo

7. Después que el suelo se ha unido en la parte inferior de la ranura, se toman aproximadamente unos 10 gramos del suelo; se anota su peso húmedo, el No. de golpes obtenidos y se determina el peso seco.

8. Repita los pasos 2, 4, 5, 6 y 7; con el propósito de obtener puntos menores de 25 golpes y mayores de 25 golpes.

9. Determine el porcentaje de humedad correspondiente a cada número de golpes y se construye la curva de fluidez en papel simi-logarítmico.

10. El límite líquido define cuando el contenido de agua en la curva de fluidez corresponda a 25 golpes.

|Datos de la determinación del límite líquido | |Proyecto: | |Sondeo No. |

Dueño: Muestra No.

|Ensaye No. |5 | |Tara No. |

|1

|2

|

|

|No. de Golpes | | |Peso de Tara | |

Ubicación:

|

|

|

|

|

|

|

|

| |

|4

|

|

|Peso Muestra Humedad + Tara (grs) | | | |Peso Muestra Seca + Tara (grs) | |

|3

| |

|

| |

|

|Peso de Agua | | |Peso de Muestra Seca | | |Porcentaje de Humedad | |

|

| |

| |

|

| |

|

| |

|

DETERMINACIÓN DE LIMITE PLASTICO (L.P.)

El límite plástico se define como el contenido de humedad, expresado en porciento, cuando comienza agrietarse un rollo formado con el suelo de 3 mm. de diámetro, al rodarlo con la mano sobre una superficie lisa y absorbente.

EQUIPO.

1. Vidrio esmerilado o papel absorbente. 2. Taras 3. Balanza con sensibilidad de 0.01 gr. 4. Horno con temperatura constante de 100 a 110º C.

PROCEDIMIENTO.

1. Se toma aproximadamente la mitad de la muestra que se usó en límite líquido, procurando que tenga una humedad uniforme cercana a la humedad optima, amáselo con la mano y ruédelo sobre una superficie limpia y lisa, como una hoja de papel o un vidrio hasta formar un cilindro de 3 mm, de diámetro y de 15 a 20 cm de largo.

2. Se amasa la tira y se vuelve a rodar, repitiendo la operación tantas veces como se necesite para reducir, gradualmente, la humedad por evaporación, hasta que el cilindro se empiece a endurecer.

3. El límite plástico se alcanza cuando el cilindro se agrieta al ser reducido a 3mm de diámetro.

4. Inmediatamente se divide en proporciones y se ponen los pedazos en dos taras.

5. Se pesan en la balanza de 0.01 gr., y se registra su peso.

6. Se introduce la muestra en el horno por un período aproximado de 24 horas y se determina su peso seco.

7. Con los datos anteriores se calcula el contenido de agua en porcentaje. Si la diferencia de los dos % no es mayor que 2% se promedian y en caso contrario se repite el ensaye.

8. El promedio es el valor en porcentaje del Límite Plástico.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE DE CONTRACCIÓN.

El Límite de Contracción (L.C.) de un suelo se define como el porciento de humedad con respecto al peso seco de la muestra, con el cual una reducción de agua no ocasiona ya disminución en el volumen del suelo.

EQUIPO.

1. Cápsula metálica cilíndrica para límites de contracción 2. Cápsula 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 110º C.

PROCEDIMIENTO.

1. Tómese unos 30 grs., del material que pase la malla No. 40 y añádasele 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 límite líquido.

2. Se llena la cápsula metálica con la muestra pastosa en tres capas aplicándole 20 golpes por capa.

3. Una vez llena la cápsula metálica se alisa la superficie quitando el material sobrante con ayuda de una espátula.

4. Se pesa la cápsula metálica con la masa pastosa y se anota su peso.

5. Deposite la cápsula metálica con la masa pastosa en el horno a una temperatura de 100 a 110º C.

6. Sáquese del horno la cápsula con la muestra seca y estando a temperatura ambiente, pésese y regístrese dicho peso (Ws).

7. Determine el volumen de la cápsula metálica, llenándolo de mercurio líquido y nivelando su superficie con las plaquitas enrazadoras; vacíe el mercurio contenido en la cápsula metálica en una probeta graduada y anote dicho volumen. (V1).

8. Determine el volumen de la muestra seca (V2), de la manera siguiente: Llénese la cápsula de vidrio con mercurio líquido y enrase con ayuda de las plaquitas enrazadoras.

Introduzca la muestra seca cuidadosamente evitando las burbujas de aire en el vaso lleno de mercurio, presionándole con las plaquitas enrazadoras. Al introducirse la muestra seca, se desalojará una cantidad de mercurio igual al volumen de la muestra (V2).

9. Se calcula el límite de contracción por la fórmula.

[pic] Donde:

Lc =

Límite de Contracción

Wm

=

Peso de la muestra húmeda.

Ws

=

Peso de la muestra seca.

V1

=

Volumen de la muestra húmeda

V2

=

Volumen de la muestra seca

(w

=

Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

El límite de contracción es muy útil 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.

[pic]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 6

ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

“METODO PROCTOR ESTANDAR”

ASTM D 698-91 T 99-90

AASHTO

GENERALIDADES.

Se denomina compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y esfuerzo deformación de los mismos. Este proceso implica una reducción más o menos rápida de los vacíos, como consecuencia de la cual en el suelo ocurren cambios de volúmenes de importancia, fundamentalmente ligados a pérdida de volumen de aire.

La compactación está relacionada con la densidad máxima o peso volumétrico seco máximo del suelo que para producirse es necesario que la masa del suelo tenga una humedad determinada que se conoce como humedad óptima.

La importancia de la compactación es obtener un suelo de tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuado a través de toda la vida útil de la obra.

Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortina de presa de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arena suelta.

Las ventajas que representa una compactación adecuada son:

a) El volumen de vacío se habrá reducido a un mínimo y consecuentemente, su capacidad de absorber humedad también se habrá reducido a un mínimo.

b) La reducción de vacíos se debe a que las partículas de menor tamaño han sido forzadas a ocupar el vacío formado por las partículas más grandes. De allí que si una masa de suelos está bien graduada, los vacíos o poros se reducirán prácticamente a cero y se establecerá un contacto firme y sólido entre sus partículas, aumentando la capacidad del suelo para soportar mayores pesos.

Los métodos usados para la compactación 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 métodos vibratorios y métodos estáticos; en cambio los suelos plásticos, el procedimiento de carga estática resulta el más ventajoso. Los métodos usados para determinar la densidad máxima y humedad óptima en trabajos de mantenimiento y construcción de carreteras son los siguientes:

a) Proctor Standard. b) Proctor Modificado c) Prueba Estática

1 ENSAYE PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698

El ensaye proctor estándar se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad.

[pic]

EQUIPO DE COMPACTACIÓN PROCTOR ESTANDAR

OBJETIVO.

- Determinar el peso volumétrico seco máximo ((d máx) que pueda alcanzar un material, así como la humedad óptima (W ópt.) a que deberá hacerse la compactación.

El ensaye proctor standard está limitado a los suelos que pasen totalmente el tamiz No. 4 o que como máximo tenga un retenido del 10% en ese tamiz, pero que pase dicho retenido totalmente por el tamiz de 3/8”.

EXISTEN 4 ALTERNATIVAS PARA LA REALIZACIÓN

Especificaciones para el ensaye Proctor Estándar (basadas en la norma 698-91 de la ASTM) |CONCEPTO | | |D

|METODO |A

|B

|C

|

|Diámetro del molde (cm) |10.16 |15.24

|10.16 |

|15.24

|Volumen del molde (cm³) |943.3 |2124.0

|943.3

|2124.0

|

|Peso del martillo o pisón (Kg) |2.5 |2.5 |

|2.5

|Altura de caída del martillo (cm) |30.48 |30.48 |

|2.5

|30.48

|Numero de golpes del pisón por cada capa 56 |25 |56 |

|25

|Numero de capas de compactación |3 |3 |

|3

|Energía de compactación (Kg-cm/cm³) 6.03 |6.06 |6.03

|6.06

|Suelo por usarse Pasa por 100% tamiz 3/8” |El 20% retiene | |

|30.48 | |3 |

|

| 100% tamiz No.4 |Pasa 100 tamiz ¾” | |

|

| |No.4

|

|METODO

|Peso

|

|

|de

|

|

|Muestra

|

|A

| 3 Kgs.

|

|B

| 7 Kgs.

|

|C

| 5 Kgs.

|

|D

|12 Kgs.

|

EQUIPO.

1. Un molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altura y de 4” de diámetro interior.

2. Un pisón metálico (martillo proctor ) de 5.5 lbs. de peso (2.5 Kgs.) de 5 cm (2”) de diámetro.

3. Una guía metálica de forma tubular de 35 cm de largo aproximadamente. 4. Una regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo.

5. Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad.

6. Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad.

7. Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110º C.

8. Charolas metálicas.

9. Probetas graduadas de 500 cm3.

10. Extractor de muestras.

11. Tara para determinar humedad.

PROCEDIMIENTO.

Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y que según el método 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 cilíndrico y anote su peso.

4. La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico en tres (3) capas, llenándose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente:

- Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; se eleva el pistón hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una caída libre de 30 cms., se cambia de posición la guía, se levanta y se deja caer nuevamente el pistón. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la guía de manera que con 25 golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las tres capas del material.

5. Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica 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 espécimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por un período de 24 horas, transcurrido este período determínese 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 número de resultados que permitan trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima.

11. El calculo se realiza de la siguiente manera:

[pic] Donde:

(h

=

Peso volumétrico húmedo.

(d

=

Peso volumétrico seco.

Wm

=

Peso de la muestra compactada.

We

=

Peso del molde cilíndrico

Vc

=

Volumen del cilindro

W

=

Contenido de humedad al tanto por uno.

=

Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

Wme

También se puede calcular el peso volumétrico de la curva de Saturación (( dz).

[pic] Donde: (dz

=

Peso volumétrico del suelo saturado.

Ss

=

Peso específico de los sólidos.

(w

=

Peso específico del agua.

TABLA DE DATOS

|Ensaye nO. |5 |

|1

|2

|Peso del molde cilíndrico | |

|

|

|Peso del material + molde cilíndrico | | |

|Peso Tara | | |Peso Seco + Tara | |

|

|

|Peso Volumétrico Saturado (( dz) | | |

| |

|

| |

|

|

|

|

|

|

|Peso Volumétrico Húmedo (( h) | | | |Peso Volumétrico Seco (( d) | | |

|

| |

|Peso Húmedo + Tara | | |% de Humedad | |

| |

| |

|

| |

|

|

|

| |

|

| |

|

|4 |

|

|Peso del material | | |Tara No. | |

|3

| |

|

|

Con los datos de pesos volumétricos seco en las ordenadas y contenidos de humedad en las abcisas, se gráfica la curva de compactación y de ahí se obtiene el peso volumétrico máximo ((d máx) y la humedad óptima los cuales corresponden al punto más alto de la curva de compactación.

Estos valores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactar un terraplén.

|UNI |

|

|LMS |

|LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

| | |E N S A Y O |

DE

C O M PAC TA C I O N

| | |OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________ | | | |MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIÓN _____________________________ | | | |FECHA: ____________________________________________________________

_______

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad Real de Compactación (%) | | | | |Densidad Seca | |

(Kg/m3) |

| |

| |

| |

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad de Saturación | | |

(%)

|Relación de Vacíos | | |

GS:__________

|

|

|Densidad de Saturación | | | | |

|

(Kg/m3)

|

| |

| |

|

WL: __________

WP: __________

IP: __________

| | |DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________ |

| | | | | | | | | | | |

| |

|CLASIF. : ______________ |

| |

|

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |H U M E D A D ( O O ) | | |

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 7

ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

“METODO PROCTOR MODIFICADO” ASTM D 1557-91 90

AASHTO T180-

El ensaye de Proctor modificado se crea al crearse también equipos compactadores más pesados que se usan en la pavimentación de carreteras y aeropuertos.

Especificaciones para el ensaye Proctor Modificado (basadas en la norma 155791 de la ASTM)

|CONCEPTO | | |D

|METODO |A

|B

|C

|

|Diámetro del molde (cm) 15.24 |10.16 |Volumen del molde (cm³) 2124.0 |943.3

|15.24

|10.16

|

|943.3

|

|

|2124.0

|

|Peso del martillo o pisón (Kg) |4.54 |4.54 |

|4.54

|Altura de caída del martillo (cm) |45.7 |45.7 |

|4.54

|45.7

|Numero de golpes del pisón por cada capa |56 |25 |56 |

|45.7 |25

|Numero de capas de compactación |5 |5 |

|5

|Energía de compactación (Kg-cm/cm³) |16.42 |16.49 |16.42

|16.49 |

|5

|Suelo por usarse Pasa por 100% tamiz 3/8” |El 20% retiene | |

| 100% tamiz No.4 | |Pasa 100 tamiz ¾” | |

|

|No.4

|

EQUIPO.

El equipo para Proctor modificado es igual que el Proctor estándar con la única diferencia siguiente:

- Un molde de compactación. Constituido por un cilindro metálico de 4” de diámetro interior por 4 ½ de altura y una extensión de 2 ½ “ de altura y de 4” de diámetro interior.

- Un pistón o martillo y su guía de 45 cms., de caída y 4.54 kg de peso.

-

Una regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo.

- Una balanza de 29 Kg de capacidad y 1.0 gr. de sensibilidad.

-

Una balanza de 500 gr., de capacidad y de 0.01 gr., de sensibilidad.

- Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100 – 110º C.

- Charolas metálicas

-

Probetas graduadas de 500 cm3.

-

Extractor de muestras.

- Tara para determinar humedad.

PROCEDIMIENTO.

Se obtiene por cuarteo una muestra representativa, previamente secada al sol y que según el método 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 cilíndrico y anote su peso.

4. La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico en cinco (5) capas, llenándose en cada capa aproximadamente 1/3 de su altura y se compacta cada capa de la forma siguiente:

- Se coloca el pistón de compactar con su guía, dentro del molde; se eleva el pistón hasta que alcance la parte superior y se suelta permitiendo que tenga una caída libre de 45.7 cms., se cambia de posición la guía, se levanta y se deja caer nuevamente el pistón. Se repite el procedimiento cambiando de lugar la guía de manera que con 25 o 56 (según el método) golpes se cubra la superficie. Esta operación de compactación se repite en las cinco capas del material.

5. Al terminar la compactación de las tres capas, se quita la extensión y con la regla metálica 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 espécimen se toman aproximadamente 100 gr., y se pesa en la balanza de 0.1 gr., se sensibiliza anotando su peso. (Peso húmedo).

8. Deposite el material en el horno a una temperatura de 100 a 110º C por un período de 24 horas, transcurrido este período determínese 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 número de resultados que permitan trazar una curva cuya cúspide corresponderá a la máxima densidad para una humedad óptima.

11. El calculo se realiza de la siguiente manera:

[pic] Donde:

(h

=

Peso volumétrico húmedo.

(d

=

Peso volumétrico seco.

Wm

=

Peso de la muestra compactada.

We

=

Peso del molde cilíndrico

Vc

=

Volumen del cilindro

W

=

Contenido de humedad al tanto por uno.

Wme

=

Peso de muestra compactada + Peso del Cilindro

También se puede calcular el peso volumétrico de la curva de Saturación (( dz).

[pic] Donde: (dz

=

Peso volumétrico del suelo saturado.

Ss

=

Peso específico de los sólidos.

(w

=

Peso específico del agua.

TABLA DE DATOS

|Ensaye nO. |5 |

|1

|2

|Peso del molde cilíndrico | |

|

|Peso del material + molde cilíndrico | | |

|Peso Tara | | |Peso Seco + Tara | |

| |

|

|

| |

|

| |

| |

|

| |

|

|

|

| |

|4 |

|

|Peso Húmedo + Tara | | |% de Humedad | |

| |

|Peso del material | | |Tara No. | |

|3

|

| |

| |

| |

|Peso Volumétrico Húmedo (( h) | | | |Peso Volumétrico Seco (( d) | | | |Peso Volumétrico Saturado (( dz) | | |

| |

| |

|

| |

|

|

Con los datos de pesos volumétricos seco en las ordenadas y contenidos de humedad en las abcisas, se gráfica la curva de compactación y de ahí se obtiene el peso volumétrico máximo ((d máx) y la humedad óptima los cuales corresponden al punto más alto de la curva de compactación.

Estos valores máximos y óptimos son los que se reproducirán en el campo al compactar un terraplén.

|UNI |

|

|LMS |

|LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

| | |E N S A Y O |

DE

C O M PAC TA C I O N

| | |OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________ | | | |MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIÓN _____________________________ | | |

|FECHA: ____________________________________________________________

_______

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad Real de Compactación (%) | | | | |Densidad Seca | |

|

(Kg/m3)

|

|

|

|

|

|

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad de Saturación | | |

(%)

|Relación de Vacíos | | |

GS:__________

|

|

|Densidad de Saturación | | | | |

|

(Kg/m3)

|

| |

| |

| |

|

WL: __________

WP: __________

IP: __________

|CLASIF. : ______________ | | | |DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________ | | |

|

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | |H U M E D A D ( O O ) | | |

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No.8

ENSAYE DE COMPACTACION DE SUELOS

ENSAYE DE COMPACTACION ESTATICA

En suelos friccionantes las pruebas dinámicas producen una curva de compactación de una forma inadecuada para la determinación de su peso volumétrico seco máximo y su humedad óptima.

Es la prueba de compactación estática la que nos da una información exacta de los pesos volumétricos máximos y óptimos.

EQUIPO.

1. Un molde metálico de 6” de diámetro interior y 8” de altura. 2. Una máquina de compresión con capacidad mínima de 30 ton. 3. Una varilla punta de bala de 5/8 “ de diámetro y 30 cms., de longitud.

4. Un tamiz de 1”. 5. Un tamiz No. 4. 6. Una balanza con capacidad de 25 kgs., y sensibilidad de 1.0 grs. 7. Una balanza con capacidad de 500 gr., y sensibilidad de 0.01 gr. 8. Taras para determinar la humedad. 9. Una probeta graduada de 500 cm³.

PROCEDIMIENTO

Este ensaye esta limitado a los suelos que pasan totalmente el tamiz de 1”, también deberá efectuarse en los suelos finos como las arenas de ríos o de mina producto de trituración, tezontles arenosos y en general en todos los materiales que carezcan de cementación.

La muestra para efectuar esta prueba deberá pesar aproximadamente 16 kgrs.

1. Cribe el material por el tamiz de 1” y obtenga porciones representativas de 4 kgs., del material que pasó el tamiz de 1”.

2. Se incorpora cierta cantidad de agua y se revuelve bien el material.

3. Una vez lograda la distribución homogénea de la humedad, se coloca en tres capas dentro del molde cilíndrico y a cada una de las capas se le aplican 25 golpes con la varilla punta de bala.

4. Una vez aplicados los 25 golpes con la varilla punta de bala a cada capa, se compacta el material aplicando una carga uniforme y lentamente de modo de alcanzar la presión de 140.6 kg/cm2 en un período de 5 minutos, la que debe mantenerse en un período de 1 minuto, e inmediatamente hacer la

descarga lentamente en un período de 1 minuto. La presión se aplica en una máquina compresora.

5. Si al llegar a la carga máxima no se humedece la base del molde la humedad del espécimen es inferior a la óptima.

6. Se repiten los pasos del 2 al 4 y si al llegar a la carga máxima se humedece la base del molde por haberse iniciado la expulsión de agua, el material se encuentra con una humedad óptima cuando se inicia el humedecimiento de la base del molde.

7. Para fines prácticos es muy conveniente considerar que el espécimen se encuentra con su humedad óptima cuando se inicia el humedecimiento de la base del molde.

8. Se determina la altura del espécimen restando la altura entre la cara superior de este y el borde del molde de la altura total.

9. Se pesa el material mas el molde y se anota su peso.

10. Determine el contenido de humedad.

11. Calcule el peso volumétrico húmedo y el peso volumétrico seco con las siguientes fórmulas:

[pic] Donde: (h

=

(d Vm

Peso volumétrico húmedo. =

=

Peso volumétrico seco.

Volumen del material.

Wm

=

Peso del material

W

=

Contenido de humedad.

Wme

=

Peso del Material + Peso del Molde.

We

=

Peso del molde cilíndrico.

|UNI |

|

|LMS |

|LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

| | |E N S A Y O |

DE

C O M PAC TA C I O N

| | |OBRA: ________________________________ PROCEDENCIA_______________________ | | | |MUESTRA No.:___________________ DESCRIPCIÓN _____________________________ | | | |FECHA: ____________________________________________________________

_______

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad Real de Compactación (%) | | | | |Densidad Seca | |

|

(Kg/m3)

|

|

|

|

|

|

|

| | |D A T O S |

PARA

CURVA DE COMPACTACION

|Humedad de Saturación | | |

(%)

|Relación de Vacíos | | |

GS:__________

|

|

|Densidad de Saturación | | | | |

|

(Kg/m3)

|

| |

| |

|

WL: __________

WP: __________

IP: __________

| | |DENSIDAD MAXIMA SECA ____________ Kg/m3. HUMEDAD OPTIMA ______________ |

| | | | | | | |

| |

|CLASIF. : ______________ |

| |

|

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |H U M E D A D ( O O ) | | |

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 9 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL CAMPO (CONTROL DE COMPACTACIÓN DE CAMPO) “METODO DEL CONO DE ARENA”

AASHTO T 191-61

ASTM D 1556-90

[pic]

GENERALIDADES.

Cuando el trabajo de compactación va progresando en el campo, es conveniente saber si el peso volumétrico especificado se está logrando o no. Esto se conoce como control de compactación de campo. Esta verificación se logra con varios procedimientos estándares, nosotros utilizaremos el método mas comúnmente usado, “EL METODO DEL CONO DE ARENA”. Básicamente el método consiste en determinar el peso del suelo húmedo de una pequeña excavación de forma irregular (hueco) hecho sobre la superficie del suelo. Se determina el volumen de dicho hueco y la densidad húmeda del suelo en el sitio (densidad in situ) ó peso volumétrico húmedo del campo. Se calcula simplemente como:

Peso del suelo húmedo γ húmeda= ------------------------Volumen del hueco

El método del cono de arena representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero. La arena utilizada (a menudo arena de Otawa) es generalmente material que pasa el tamiz No. 20 y esta se encuentra retenida por el tamiz No. 30 . Aunque el material menor que el tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 40 o el material menor que el tamiz No. 30 y mayor que el tamiz No. 50 puede también utilizarse, generalmente es deseable tener una arena uniforme o “de un solo tamaño” para evitar problemas de segregación (un volumen de arena fina puede pesar mas que un volumen de arena gruesa, pero un volumen de la mezcla puede pesar aún mas) de forma que en las mismas condiciones de vaciado puedan lograrse la misma estructura del suelo y duplicación requerida.

OBJETIVO:

− Determinar la densidad y peso unitario en una superficie de un suelo compactado por medios mecánicos.

− Determinar la densidad del suelo en el sitio.

− Familiarizar al estudiante con el método comúnmente utilizado en el campo para determinar la densidad del suelo.

− Relacionar la densidad seca de campo con la densidad seca máxima obtenida en el laboratorio, obtenidas de los diferentes métodos de compactación de laboratorio.

EQUIPO:

- Densímetro o cono metálico.

- Placa base metálica con un círculo hueco.

- Recipiente de plástico ó metal de 4000 cm³ de capacidad aproximadamente.

- Dos bolsas conteniendo arena calibrada (20±30) seca, una con peso de 2.00 kg y la otra con peso de 4.00kg.

- Cincel de acero liso de 5/8” de diamtro y una altura de 25 cm de longitud aproximadamente.

- Cuchara.

- Brocha de 4”.

- Mazo de dos libras y media de peso.

- Taras para el contenido de humedad.

- Balanza con presición de 0.1 gramoy capacidad de 2.0 kg.

- Balanza con presición de 1.0 gramo y capacidad de 25 kg.

- Horno con temperatura constantes de 110±5ªC.

- Pala y barra ( si fuese necesario)

PROCEDIMIENTO:

Preparación del material.

Trabajo de laboratorio.

1.Calibrar la arena a utilizar, cribándola por los tamices No. 20 y No. 30 desechando lo que retenga el tamiz No. 20 y lo que pase el tamiz No. 30.

2.-

Determinarle el peso volumétrico seco suelto de la arena calibrada.

3.Pesar la arena y obtener dos pesos de arena (para cada ensaye) de 2.0Kg y 4.0kg. Depositar la arena en bolsas e identificar estas.

Trabajo de campo.

4.Limpiar con la brocha todo el suelo suelto del área donde se realizará el ensaye.

5.Colocar la placa base. Esta no debe de moverse hasta que se termine el ensaye.

Factor de calibración.

6.Colocar el cono sobre la placa base (el hueco de la placa base debe de coincidir con el cono). Verificar que la válvula de pase este cerrada.

7.Verter sobre el cono superior el contenido de la bolsa con arena (peso 2.0kg). Anotar la identificación de la bolsa.

8.Abrir válvula de pase y dejar caer la arena hacia el cono inferior y el suelo. Cuando la arena deje de verter, cierre la válvula.

9.La arena que quedó (sobrante) en el cono superior deposítela en la bolsa que contenía los 2.0 k de arena.

Excavación.

[pic]

[pic]

10.Retire el densímetro (cono) de la placa base y comience a excavar sobre el suelo con ayuda del mazo y el cincel hasta una profundidad de 10 a 15 centímetros, como se lo indica el Instructor de la clase.

11.Deposite el suelo extraído en el recipiente volumétrico, colocándole la tapa para evitar perder la humedad natural del suelo. Anote la identificación del recipiente.

12.-

Coloque el cono sobre la placa base (como se indicó en el paso No. 6).

13.- Vierta el contenido de arena de 4.0 kg de peso sobre la parte superior del cono.

14.- Abra la válvula de pase y deje que la arena fluya hacia la parte inferior del cono y el hueco (excavación) hasta llenar estos.

15.- Cuando la arena deje de fluir, cierre la válvula y la arena sobrante en el parte superior del cono deposítela en la bolsa que contenía los cuatro kilogramos de arena.

16.- Retire de la excavación la arena usada y deposítela en un balde, esta arena se lavara y se volverá a cribar para usarse en otro ensaye.

Laboratorio.

17.- Determine el peso húmedo del suelo excavado en la balanza de 1.0 de presición y anote su peso.

18.- Tome una pequeña muestra representativa del suelo excavado y determine el peso húmedo (para determinarle su contenido de humedad), deposítela en una tara anote su identificación.

19.- Deposite la tara con la muestra húmeda en el horno, déjela por veinticuatros horas a una temperatura de 110±5 ºC. hasta obtener peso constante (peso seco).

20.- Pese las arenas sobrantes, en el factor de calibración y en la excavación y anotes sus pesos.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

|Proyecto: | |Ubicación: | |Localización | |Espesor de la capa (cm): |

Profundidad(m):

|Ensaye No.: |

Material:

|FACTOR DE CALIBRACION | |Bolsa con arena No.: |

|

|Peso de arena empleada (kg): |

|2.0

|Peso de arena sobrante (kg): |

|

|Peso de arena usada (kg): |

|

|Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³) | | |Volumen de calibración o V1 (m³) : |

|

|EXCAVACIÓN | |Recipiente No. |

|

|Peso del material húmedo (kg): | |Bolsa de arena No. |

| |

|Peso de arena empleada (kg): |

|4.0

|Peso de arena sobrante (kg) | |Peso de arena usada (kg) | |Peso volumétrico seco suelto de arena calibrada (kg/m³) | |

| |

|Volumen total ó V2 (m³): |

|

|Volumen de excavación (m³): |

|

|Peso volumétrico húmedo in situ (kg/m³): |

|

|CONTENIDO DE HUMEDAD | |Tara No.: | |Peso de tara (gramos): |

| |

|Peso de tara + suelo húmedo (gramos): |

|

|Peso de tara + suelo seco (gramos): | |Peso de agua (gramos) | |Peso de suelo seco (gramos): | |Porcentaje de Humedad (%): |

| | | |

|CONTROL DE COMPACTACION | |Peso volumétrico seco in situ (kg/m³): |

|

|Peso volumétrico seco máximo (kg/m³): | |Porcentaje de compactación (%): |

Cálculos:

| |

1.-

Calcule el volumen de calibración (V1) en m³.

Peso de arena usada en calibración (kg) V1 = ------------------------------------------------------------------Peso vol. seco suelto de arena calibrada (kg/m³)

2.-

Calcule el volumen total (V2) en m³.

Peso de arena usada en excavación (kg) V1 = ------------------------------------------------------------------Peso vol. seco suelto de arena calibrada (kg/m³) 3.-

Calcule el volumen de excavación (Vexc.). en m³.

Vexcv. = V2 – V1

4.-

Calcule el peso volumétrico húmedo del sitio en kg/m³.

Peso del suelo húmedo excavado (kg) γ húmeda in situ = ---------------------------Volumen de excavación (m³)

5.-

Calcule el peso volumétrico seco del sitio en kg/m³.

γ húmeda in situ γ seca o γd in situ = ----------------------

(1 + contenido de humedad)

6.-

Calcule el porcentaje de compactación (% compac.).

γd in situ % compac = --------------------------------------γd máximo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y SUELOS

GUIA DE MECANICA DE SUELOS I

PRACTICA No. 10 ENSAYE DE VALOR RELATIVO SOPORTE ó RELACION DE SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)

AASHTO T 193-63

ASTM D 1883-73

[pic]

GENERALIDADES.

El ensaye de valor relativo soporte, se emplea en la caracterización de la resistencia del material de cimiento de una vía o de los diferentes materiales que se emplearan en un pavimento, con vista a dimensionar los espesores de los suelos que formarán parte del mismo empleando el método de diseño de pavimentos basado en dicho ensayo.

El C.B.R. se determina como la relación en porcentaje entre la fuerza utilizada para la penetración de 0.25 cm (0.1 pulgada) con un vástago de 19.35 cm² (3 pulg↓²) de área con una velocidad de penetración de 1.27 mm/minutos (0.05 pulg/min) y la fuerza ejercida en un material patrón (piedra triturada) para esa misma penetración. carga unitaria del ensayo C.B.R (%) = --------------------------------------- x 100 (10.1) carga unitaria patrón

De esta ecuación se puede ver que el número CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón, el símbolo porcentaje se quita y la relación se presenta simplemente por el número entero. Los valores de la carga unitaria patrón que deben utilizarse en la ecuación (10.1) son los siguientes:

|PENETRACION | |Milímetros MPa |(mm) |

|CARGA UNITARIA PATRON |Centímetros |PSI | |(cm)

|Pulgadas |(pulg.)

|Kilogramos/cm² |(Kg/cm²)

|

|

|

|2.5 |1,000

|0.25 |

|0.10

|70.31

|6.9

|5.0 |1,500

|0.50 |

|0.20

|105.46

|10.3

|7.5 |1,900

|0.75 |

|0.30

|133.58

|13.0

|10.0 |2,300

|0.10 |

|0.40

|161.71

|16.0

|12.7 |2,600

|1.27 |

|0.50

|182.80

|18.0

El CBR se define para la penetración de 0.25 cm (0.1pulg.) disminuyendo generalmente el valor de la relación entre la fuerza ejercida por el vástago y la

correspondiente fuerza patrón a medida que la penetraciones aumentan, aunque en ocasionalmente la magnitud de dicha relación es mayor para 0.50 cm. de penetración, caso en que se adopta el valor de CBR determinado para dicha penetración.

El C.B.R de la carga patrón (piedra triturada) serà de 100%. Un material cualquiera que tenga un C.B.r. de 50%, tiene la mitad de la capacidad soporte de la roca triturada. Por lo general el C.B.R, se usara para el diseño de pavimentos, que corresponde a una penetración de 2.5 milímetros en un material compactado a la humedad óptima y densidad máxima, saturando la muestra durante noventa y seis horas (cuatro días).

OBJETIVO:

− Introducir a los estudiantes a un método para evaluar la calidad relativa del suelo, para subrazante, subbase y base de pavimento.

− Determinar experimentalmente el valor soporte de California `para diferentes muestras de suelos.

EQUIPO:

- Molde metálico cilíndrico de compactación de 15.24 cm de diámetro interior y 17.78 cm de altura interior. Debe tener un collarín de extensión metálica de 5.08 cm de altura y una placa base metálica de 9.5 mm de espesor, con perforaciones de diámetro igual o menor a los 1.5 mm. - Disco espaciador (fondo falso) de 15.1 cm de diámetro y 6.14 cm de altura.

- Martillo de compactación Proctor Estándar o Modificado.

- Aparatto para medir la expansión con deformimetro de carátula con preciisión de 0.01 mm.

- Pesas para sobrecargas, una metálica anular y varia metálicas ranuradas con un peso de 2.27 kg cada una y 14.9 cm de diámetro, con una perforación central de 50.4 cm de diámetro.

- Maquina C.B.R., equipada con pistón de penetración (diámetro de 4.953 cm, con sección transversal de 19.4 cm²) y capaz de penetrar a una velocidad de 1.27 mm/minutos y con anillo de carga de 50kN y un deformimetro de 0.02mm.

- Papel filtro circular.

- Horno con temperatura constanter de 110±5ªC

- Herramientas y accesorios, recipientes llenos de agua y tamices de ¾ y No. 4.

[pic]

PROCEDIMIENTO:

Preparación del material.

1.Preparar aproximadamente 4.5 Kg. de suelo de grano fino menor que el tamiz N.4 ó 5.5 Kg. de material con partículas menores de 19mm (3/4”). Esta muestra debe de estar seca y los terrones se deben de disgregar evitando reducir el tamaño natural de las partículas.

2.-

Pesar el molde sin su base y la extensión ó collarín.

3.Ajustar el molde a la base, insertar el disco espaciador en el molde y cubrirlo con un disco de papel filtro.

4.Compactar el suelo de acuerdo con al norma ASTM D 698 ó D 1557 método B ó D, para el suelo utilizado de acuerdo con lo especificado por el instructor. Tomar una muestra representativa para determinar el contenido de humedad.

5.quitar el collarín y enrasar la muestra suavemente hasta nivelarla, llenar con suelos finos los pequeños huecos que se hayan podido formar en la operación anterior de nivelación de la muestra.

6.Retirar la base y el disco espaciador, pesar el molde con el suelo compactado y determinar el peso unitario total del suelo. Nota este procedimiento es para determinar el CBR al 100% de compactación. Si se desease realizar a distintos porcentajes de compactación se utilizaran numeros de golpes de 56, 25 y 10 para cada muestra .

Determinación de las propiedades expansivas del suelo.

7.Sobre la placa base perforada se coloca un disco de papel filtro, se ajusta el molde con el suelo compactado en forma invertida, de manera que el espacio formado por el disco espaciador quede en la parte superior.

8.En la superficie libre de la muestra, se coloca un disco de papel filtro y sobre este se coloca la placa metálica perforada provista de un vástago regulable. Sobre esta placa se colocará las sobre pesas cuyo numero deberá ser especificado o de lo contrario se usará sobrecarga mínima de 4.54 kg.

9.A continuación se coloca todo el conjunto dentro de un recipiente. Se monta el trípode y se instala el deformímetro de manera que su punta quede tocando al vástago.

10.- Se llena de agua el recipiente de forma que el agua tenga acceso tanto a a la parte superior como a la parte inferior de la muestra y tomar la lectura inicial (Li) en el deformímetro. Tomar lecturas a las 0, 24, 48, 72 y 96 horas de tiempo transcurrido.

11.-Registrada la lectura final en el deformímetro (Lf), se retira el trípode y se saca el molde del agua, para dejarlo drenar durante quince minutos.

Determinación de la resistencia a la penetración.

12.-Se lleva la muestra a la máquina de ensaye y se colocan sobre ella una cantidad de pesas para reproducir una sobrecarga igual a la que supuestamente ejercerá el material de base y pavimento del camino proyectado.

13.- Se coloca el pistón de penetración hasta que haga contacto con la muestra. Se la aplica una carga inicial de 4.5 kg. Después de aplicada la carga inicial se ajustan el deformímetro de carga y el deformímetro de penetración a cero.

14.- Se anotan las lecturas de carga a los siguientes niveles de penetración:

|PENETRACIONES | | | |Primera | |Segunda |

|mm |1.27 |2.54

|Pulgadas |0.05 |0.10

|Tercera |

|3.81

|0.15

|Cuarta |

|5.08

|0.20

|Quinta |

|7.62

|0.30

|Sexta |

|10.16

|0.40

|Septima |

|12.70

|0.50

A una velocidad constante de 1.27 mm/minuto.

15.-Finalmente se retira el total de la muestra de suelo del molde.

Ensaye de Relación Soporte. |Proyecto. Trabajo | |No. | |Localización del proyecto: Muestra No. | |Descripción del suelo: | |Energía de compactación: Pesod el martillo; Numero de golpes: | |Humedad de compactación: Vol.: | |Peso humedo del suelo: | |Peso volumétrico húmedo : |

No. De capas:

Diámetro del molde:

Altura del suelo: Peso seco del suelo:

Peso volumétrico seco :

|Realizado por: |

Ensayes de Expansión de los suelos.

Datos de expansión |Hora y fecha de |Tiempo transcurrido |Molde No. |Molde No. | |inicio |horas |Sobre carga:

|Sobre carga:

|Molde No. |Sobre carga:

|

| | |Lectura del deformímetro|% de Exp. |Lectura del |% de Exp. |Lectura del |% de Exp. | | | deformímetro | |

|

| |

|

| | | |

| |

|

|deformímetro

|

|

|

|24

|

|

|

|

|

|48

|

|

|

|

|

|72

|

|

|

|

|

|96

|

|

|

|

|

| |

Ensayes de Penetración de carga.

Datos de ensaye de carga del CBR

|Penetración |Molde No: ____

|Molde No: ____ |

| |Sobrecarga: _____ Sobrecarga: _____ |

|Molde No: ____ |Sobrecarga: _____

|

|mm deformímetro de carga

|pulg |

|0 – 2 |

|Muy blanda

|2 – 5 |

|Blanda

|5 – 10 |

|0 – 25 |25 – 50

|Rigidez media

|10 – 20 |

|Firme

|20 – 30 |

|Muy firme

|> 30 |

|Lectura del

|Dura

|50 – 100 |100 – 200 |200 – 400 |> 400

• Calcule la compacidad relativa (aproximada) de las arenas utilizando numero de golpes (N), con la tabla siguiente:

|Numero de golpes(N)por pie de penetración |Compacidad relativa aproximada (Cr) |Descripción de depósitos de suelos | |ensaye SPT | |0 – 5 | |5 – 10 |

|(%) |0 – 5 |5 – 30

| |Muy suelto |Suelto

|10 – 30 |

|30 – 60

|Medio

|30 – 50 |

|60 - 95

|Denso

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION LABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOS “ING. JULIO PADILLA M.”

Proyecto

: ____________________________________________________________

________

Localización : __________________________________________________ Sondeo N°: _______

Elevación ____________

: __________________________________

Nivel Freático : __________________________________ ____________

|Profundidad |N° de Golpes |(pies) |(pulg) | N

Fecha de Finalización:

|Muestra |Clasificación de Campo |Recobro | |N°

|

|

| |

|

Fecha de Inicio:

|

|1

|2

|3

|

|

|1.5 – 3.0 | |

|

|3.0 – 4.5 | |

|

|4.5 – 6.0 | |

|

|2

|

|

|

|

|3

|

|

|

|

|4

|

|

|

|

|6.0 – 7.5 | |

|

|7.5 – 9.0 | |

|

|9.0 – 10.5 | | |10.5 – 12.0 | | |12.0 – 13.5 | | |13.5 – 15.0 | |

|5

|

|

|

|

|6

|

|

|

|

|7

|

|

|

|

| |8

|

|

|

|

|9

|

|

|

|

| | |10

|

|

|

|

|11

|

|

|

|

|12

|

|

|

|

|

|15.0 – 16.5 | |

|

|16.5 – 18.0 | |

|

N : Número de Golpes por Pie de Penetración

[pic]

-----------------------

Donde;

Ws

= Peso de las partículas sólidas.

e

= Relación de vacíos.

Wm

= Peso de la muestra.

(w

= Peso específico del agua a temperatura de ensaye.

w

= Contenido de humedad.

Vm

= Volumen de la muestra.

%n

= Porcentaje de porosidad.

Sw

= Grado de saturación

Donde;

V´

= Volumen de la muestra más parafina.

V”

= Volumen de la parafina.

Vm

= Volumen de la muestra.

B

= Peso de la muestra más parafina.

C

= Peso de la muestra más parafina sumergido.

( Parafina

= Peso específico de la parafina.

(w

= Peso específico del agua.

Donde:

L

=

Peso del mercurio más la cápsula de vidrio.

S

=

Peso del mercurio más la cápsula después de retirar la muestra.

(mercurio

= Peso específico del mercurio.

[pic]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

11 mm.

- Las Gravas bien graduadas tienen Cu > 4

- Las Arenas bien graduadas tienen Cu > 6

(4)

[pic]

[pic]

[pic]