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INFORME Nº 01 – 2017 I – UANCV / CAP / IC

Al

: Ing. SALAS FERNANDEZ, Cesar Fernando Docente del curso

De

: CANAZA ZAVALA Sixto

Asunto: compactación de suelos en laboratorio utilizando una Energía de compactación. Fecha:

Puno, viernes 12 de mayo del 2017

Compactación de suelos 1. INTRODUCCION El propósito de un ensayo de compactación en laboratorio es determinar la curva de compactación para una determinada energía de compactación. Esta curva considera en abscisas el contenido de humedad y en ordenadas la densidad seca. A partir de ella, se podrá obtener la humedad llamada óptima que es la que corresponde a la densidad máxima. Con estos resultados se podrá determinar la cantidad de agua de amasado a usar cuando se compacta el suelo en terreno para obtener la máxima densidad seca para una determinada energía de compactación. Para cumplir este propósito, un ensaye de laboratorio debe considerar un tipo de compactación similar a la desarrollada en terreno con los equipos de compactación a especificar. El agua juega un papel importante, especialmente en los suelos finos. Hay que hacer notar que cuando hablamos en este párrafo de suelos finos, no estamos refiriéndonos a suelos que contengan más de un 50% de finos, sino a la fracción fina que controla este comportamiento. Esta fracción fina, que puede ser para gravas sobre un 8% y para arenas sobre un 12% (Holtz1973), lleva a limitar el uso de la densidad relativa y, por lo tanto, obliga a su reemplazo por el ensayo de compactación.

El agua en poca cantidad, se encuentra en forma capilar produciendo tensiones de compresión entre las partículas constituyentes del suelo que llevan a la formación de grumos difíciles de desintegrar y que terminan por dificultar la compactación. Mirado desde un punto de vista físico-químico, se produce una tendencia a la floculación entre las partículas arcillosas, lo que produce uniones entre partículas difíciles de romper. El aumento del contenido de humedad hace disminuir la tensión capilar. – y a nivel físico químico facilita la separación de las partículas- haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados en el grado de consistencia del suelo, representado por un menor índice de vacíos y un mayor peso unitario seco. Si por otra parte, el agua pasa a existir en una cantidad excesiva antes de iniciarla compactación, ella dificultará el desplazamiento de las partículas de suelo – Debido a la baja permeabilidad del suelo y por ende a la dificultad de su eliminación - produciendo una disminución en la eficiencia de la compactación. En consecuencia, existirá para un determinado suelo fino y para una determinada energía de compactación, una humedad óptima para la cual esta energía de compactación producirá un material con densidad seca máxima.

2. OBJETIVOS 

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Determinar el peso volumétrico seco máximo o máxima densidad seca, que pueda alcanzar un material, así como la humedad optima a que deberá hacerse la compactación. Familiarizar al estudiante con el estudio del suelo donde se pretende cimentar la obra, para lo cual se realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelos, obteniendo resultados y conclusiones de los ensayos de campo y laboratorio; con el fin de establecer un mejor

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criterio del comportamiento mecánico del suelo de fundación. Aprender y entender su constitución. Conocer más de dicho ensayo.

3. MARCO TEORICO En 1933, R.R. Proctor definió el ensayo conocido como Proctor Estándar, el cual consiste en tomar una muestra de 3 kg de suelo, pasarla por el tamiz # 4, agregarle agua cuando sea necesario, y compactar este suelo bien mezclado en un molde de 944 cm 3 en tres capas con25 golpes por capa de un martillo de compactación de 24.5 N con altura de caída de 0.305 m. Esto proporciona una energía nominal de compactación de 593.7 kJ/m3. Cuando el ensayo incluye el re uso del material, la muestra es removida del molde y se toman muestras para determinar el contenido de humedad para luego desmenuzarla hasta obtener grumos de tamaño máximo aproximado al tamiz # 4. Se procede entonces a agregar más agua, se mezcla y se procede a compactar nuevamente el suelo en el molde. Esta secuencia se repite un número de veces suficiente para obtener los datos que permitan dibujar una curva de densidad seca versus contenido de humedad con un valor máximo en términos de densidad seca, y suficientes puntos a ambos lados de éste. La ordenada de este diagrama se conoce como la densidad máxima, y el contenido de humedad al cual se presenta esta densidad se denomina humedad óptima. Durante la Segunda Guerra Mundial, los nuevos y pesados equipos de aviación pasaron a exigir densidades de sub rasante en las aeropistas, mayores que el 100 % del Proctor Estándar. Se introdujo entonces el ensayo de compactación modificado (Proctor modificado, ensayo modificado AASHTO, o ensayo de compactación modificado) en el que se utiliza una mayor energía de compactación. Las características básicas del ensayo son la misma del ensayo estándar de compactación. El ensayo de compactación modificado aplica una energía nominal de compactación al suelo de2710 kJ/m 3 lo que representa cerca de 5 veces la energía de compactación del ensayo estándar produciendo un incremento entre un 5 y un 10 % de la densidad y una disminución en la humedad óptima. Toda curva de compactación estará siempre por debajo de la curva de saturación, S = 100% la que puede ser graficada en la curva de compactación una vez conocido el peso específico delos granos, G . En el mismo gráfico se pueden incluir las curvas para S = 90 y 80 %. La curva S =100% se obtiene calculando, para cualquier contenido de humedad w, su peso unitario seco:

Los diseños se realizan de acuerdo a las necesidades de nuestros clientes y cumplen con las normas técnicas peruanas (NTP) y ASTM.

4. MATERIALES 

Molde de 4 pulgadas

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Molde de 6 pulgadas

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Collarín Pisón o martillo

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Probeta graduada Tamices

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Balanzas Recipientes regla

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Cámara Fotográfica.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Este procedimiento se realizara para los dos ensayos de próctor donde solo varía el número decapas (3 en estándar y 5 en modificado) y el tamaño del pistón. Se pesó el molde sin el anillo, en seguida se vació el afirmado de cada muestra de tres kilos en un recipiente y se vertió el agua, removiéndolo hasta verlo homogenizado luego, en hecho una cierta cantidad en el molde (primera capa) compactándolo por medio de 56 golpes con el pisón, haciendo lo mismo en las otras dos capas. Una vez compactada esta muestra(en el molde) se retiró el anillo(del molde), y se enrazó con la espátula, llevándolo así a pesar; teniendo

solo el molde(sin anillo y sin la parte de la base) se sacó tres muestras del afirmado compactado; una de la zona de arriba, la segunda de la zona de abajo y la tercera de la zona intermedia, se colocó cada pequeña muestra en una tara de peso conocido, y se llevó a pesar cada tara con la pequeña muestra del afirmado, luego pesado se colocó en el horno, pasado 24 horas se pesó cada tara que contenía las muestras pequeñas de afirmado y realizando operaciones(fórmulas) se determinó el contenido de humedad y densidad seca para cada muestra(1, 2, 3, 4, y 5), la razón de obtener 3 contendidos de humedad por muestra, es porque se quiere Verificar la exactitud de el método de promedio del C.H. arriba y abajo y compararlo con el método del C.H. de la zona intermedia. Ensayo: 1. Se pesa el molde sin el collarín. 2. Se determina el volumen del molde. 3. Se toma 3Kg de muestra de afirmado por recipiente para cada uno de los cin coensayos, se utiliza el material que pase el tamiz N° 4. 4. Se agrega el agua necesaria para cada muestra (variando el porcentaje dehu medad de manera progresiva), y luego se homogeniza. 5. Se compacta la muestra en 3 capas (estándar) y 5 capas (modificado) con 25 golpes por cada capa. 6. Al terminar de compactar se quita el collarín, se enraza, se retira todo mate rialque se encuentre fuera del molde y se pesa (se obtiene el peso húmedo compactado). 7. Extraer tres muestras del afirmado húmedo compactado, colocarlos en lasta ras y pesarlas. 8. Llevarlos al horno a 110 ± 5 °C y dejar secar por 24 hrs. y pesar (se obtiene el C.H.).

Ensayo N°1 (Próctor estándar) 1. Wmolde = 6450 g 2. Vmolde = π (7,7 cm)2(11,4 cm) Vmolde = 2123,4 cm Muestra Volumen del molde (cm3) Peso del molde (gr) Peso del molde + muestra húmeda (gr) Peso de la muestra húmeda (gr) Densidad húmeda de la muestra (gr/cm3) Contenido de humedad Densidad seca de la muestra (gr/cm3)

I 2123.4 6450.0 11593.0 5143.0 2.422 7.73% 2.248

II 2123.4 6450.0 11570.0 5120.0 2.411 8.95% 2.213

III 2123.4 6450.0 11500.0 5050.0 2.378 11.20% 2.139

Contenido de humedad Peso de tara (gr)

la zona ↑ zona ↓ zona media

4. RECOMENDACIONES: - Se debe calibrar la balanza antes de pesar. - Cada recipiente donde se echa la muestra de 6kg. De material de base, debe estar limpio y seco, para evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua q se verterá) en nuestra muestra de afirmado. -La rapidez de la homogenización garantiza la estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal elaboración del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de humedad actual. -Al momento de compactar la guía del pisón debe mantenerse ligeramente sobre el afirmado que se compacta, puesto que si éste es soltado, remueve o taja el material.

-Para sacar las muestras se saca el molde de su soporte y se golpea en la muestra compactada, hasta que esta se afloje y se retire en forma cilíndrica, luego se procede a abrirla por la mitad para obtener la muestra intermedia.

6. CONCLUSIONES: - El óptimo Contenido de Humedad del material de base para energía estándar es 7,90%lo cual indica que se debe agregar 7,54% debido a que el afirmado ya tiene un 0,36%de humedad. - El óptimo Contenido de Humedad del material de base para energía modificada es 5,30% lo cual indica que se debe agregar 4,94%. - La densidad máxima para energía estándar es de 2,248 gr/cm3. - La densidad máxima para energía modificada es de 2,329 gr/cm3. - El método de cono de arena para la determinación de la densidad de campo.