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Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO

: Laboratorio de Mecánica de Suelos I

TEMA

: Compactación de Suelos Con PROCTOR MODIFICADO

PRESENTADO POR: CERPA

SEMESTRE

: Quinto

GRUPO

: Jueves

SUB GRUPO

: Ocho -08

DOCENTE

: Ing.

Juliaca, 21. Septiembre del 2015

1.1

GENERALIDADES 1.1.1

INFORME Nro. 07 Ensayo nro. 07: Compactación de Suelos en Laboratorio 1.1.2 ENSAYO Ensayo de compactación “Método de Proctor Modificado” 1.1.3 NORMATIVA  MTC E 115 – 2000 (Proctor Modificado)  MTC E 116 – 2000 (Proctor Estandar) 1.2

OBJETIVO 1.2.1

OBJETIVO GENERAL Determinar el peso seco volumétrico máximo de los suelos así como también la humedad optima, mediante la energía modificada de compactación

1.2.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Conocer la importancia de la compactación en las obras de la ingeniería civil y su aplicación en estas.  Conocer el procedimiento del ensayo de compactación con Proctor modificado.

1.3

DEFINICIÓN

Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar las propiedades de resistencia, compresibilidad y esfuerzo de deformación de estos. Con este ensayo de laboratorio se busca reducir de una manera más o menos rápida los vacíos existentes en la muestra, como consecuencia de esto ocurrirán cambios de volumen en la muestra importantes. La compactación se realiza en un molde normalizado (molde de próctor) mediante la aplicación de la carga de un pisón de masa normalizada en caída libre con una energía específica de compactación. El ensayo consiste en compactar en un molde de volumen conocido muestras de un mismo suelo, pero con distintas humedades y con la misma energía de compactación. Se registran las densidades secas y el contenido de humedad de cada molde, graficando los resultados, donde el punto más alto de la curva representa la máxima densidad seca y la proyección de la abscisa es el óptimo contenido de humedad. 1.3.1 COMPACTACION DEL SUELO La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura mas densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento. Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, son efectivas para forzarlos a formar una distribución mas compacta. El agua que fluye también reduce el rozamiento entre las partículas y hace mas fácil la compactación, sin embargo el agua en los poros también impide que las partículas tomen una distribución mas compacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la compactación, cuando el suelo es de granos tan gruesos que el agua abandona los poros o huecos rápidamente En los suelos cohesivos la compactación se produce por la reorientación y por la distorsión de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las partículas. Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones mas altas para los suelos secos que para los húmedos, pero el tamaño del área cargada no es critico. La eficiencia se mejora aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta.

1.4

EQUIPOS DE LABORATORIO

Molde de 6 pulgadas: Un molde que tenga un promedio de 6,000±0,026 pulg (152,4±0,7 mm) de diámetro interior, una altura de 4,584±0,018 pulg (116,4±0,5 mm) y un volumen de 0,075±0.0009 pie3 (2124±25 cm3).

Pisón o Martillo: un pisón operado manualmente o mecánicamente. El pisón debe caer libremente a una distancia de 18±0,05 pulg (457,2±1,6 mm) de la superficie del espécimen.

Tamices o mallas: De 3/4 pulg (19 mm), y Nº 4 (4,75 mm).

Horno de secado: Horno de secado termostáticamente controlado, capaz mantener una temperatura de 110±5 ºC.

de

Balanzas: De capacidad conveniente y con las siguientes precisiones: de 1.0gr. Para muestras de 30 kg como máximo y de 0.01 gr. para muestras de 500 gr como máximo

Recipientes: Recipientes apropiados fabricados de material resistente a la corrosión, al cambio de peso cuando es sometida a enfriamiento o calentamiento continuo, exposición de materiales de pH variable y la limpieza.

Regla: Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor de 10 pulg (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3 mm).

1.5

PRINCIPIO DEL ENSAYO

En general este ensayo consiste en compactar en un molde de volumen conocido muestras de un mismo suelo, pero con distintas humedades y con la misma energía de compactación. Se registran las densidades secas y el contenido de humedad de cada molde, graficando los resultados, donde el punto más elevado de la curva de aproximación representa la densidad seca máxima y la proyección de las abscisas es el punto del contenido óptimo de humedad. 1.6

ELECCION DEL MÉTODO

El total de la muestra obtenida desde el terreno, se seca al aire o en horno a una temperatura inferior a 60 °C hasta que se vuelve desmenuzable, disgregando los terrones evitando reducir el tamaño natural de las partículas. 1.6.1

METODO A:

Molde.- 4 pulg de diámetro (101,6 mm) Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz N° 4 (4,759 mm) Capas.- 5 Golpes por capa.-25 Uso.- Cuando el 20% o menos del material es retenido en el tamiz N° 4.

Otros usos.- Si el método no es especificado, los materiales que cumplen estos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando el método B o C. 1.6.2 METODO B: Molde.- 4 pulg de diámetro (101,6 mm) Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm) Capas.- 5 Golpes por capa.- 25 Uso.- Cuando el 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz N° 4 y 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz de 3/8 pulg (9,5 mm). Otros usos.- Si el método no es especificado, los materiales que cumplen estos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando el método C. 1.6.3 METODO C: Molde.- 6 pulg de diámetro (152,4 mm) Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/4 pulg (19,0 mm) Capas.- 5 Golpes por capa.- 56 golpes Uso.- Cuando el 20% en peso del material se retiene en el tamiz de 3/8 pulg (9,53 mm) y menos del 30% en peso es retenido en el tamiz de 3/4 pulg (19,0 mm).

1.7

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO 1. Se obtiene la muestra por cuarteo con un peso de 5200 gr previamente tamizada por la malla de ¾ la cual estará secada al sol, luego se escogerá el método a usarse, que para la muestra será el Método C.

2. e la muestra ya preparada se esparcirá una cantidad de agua que será el 9% de aproximadamente de contenido de humedad.

3. Se revuelve completamente la mezcla de tal modo que la humedad quede uniformemente distribuida.

4. Se pesa el Molde Próctor la cual se registrara (Peso del molde).

5. La muestra preparada se coloca en el molde cilíndrico dividida en 5 capas y cada capa se compactara de la manera siguiente: 56 golpes por cada capa con una altura de caída del martillo de aproximadamente de 18 pulg.

6. Al terminar la compactación de las cuatro capas se hará un enrasado de la muestra excedente con la regla metálica.

7. Se limpia exteriormente los residuos de la muestra y se vuelve a pesar el molde registrándose este dato (Peso del molde con la muestra de suelo húmedo).

8. Con ayuda de la espátula se toma una muestra de la parte superior y de la base de la muestra compactada (aproximadamente 200 gr), luego se pesara registrando este dato (Peso de la muestra húmeda más capsula o recipiente)

9. La muestra tomada se llevara al horno durante 24 hrs. Luego se tomara el peso de la muestra secada (peso de la muestra seca más capsula).

10. Posteriormente registrado todos los datos se procederá a realizar los cálculos necesarios para determinar la densidad seca máxima.

1.8

CÁLCULOS

El resultado del ensayo se muestra en porcentajes, calculándose los datos obtenidos después de realizado el ensayo con los datos siguientes: 





  

Peso de la capsula o recipiente: Pt =40.94 gr (superior) Pt =38.95 gr (inferior) Peso de la capsula más peso de la muestra húmeda: Pw=190.00 gr (superior) Pw=154.00 gr (inferior) Peso de la capsula con la muestra de suelo seco: Ps=187.33 gr (superior) Ps=152.22 gr (inferior) Peso del molde con la muestra de suelo húmedo: PS=10043 gr Peso del Proctor: Pm=5965 gr Volumen del molde: Vm=2123.76 cm3

Los cálculos necesarios a realizarse se muestran en la “hoja de cálculos” (ver anexos) en la que se muestra el procedimiento de éstos.

1.9

RESULTADOS

Los resultados obtenidos, de los cálculos realizados, se muestran en la siguiente Memoria de cálculo, como también se muestra la curva de Relación Humedad - Densidad Próctor.

RELACION HUMEDAD - DENSIDAD PROCTOR

MOLDE Nº

General

Nº DE CAPAS

:5

Peso Suelo Húmedo+Molde

gr. gr. gr. gr/cm3

Peso del Molde Peso del Suelo Húmedo Densidad del Suelo Húmedo

Nº Suelo Húmedo+Cápsula gr. Peso del Suelo Seco+Cápsula gr. Peso del Agua gr. Peso de la Cápsula gr. Peso del Suelo Seco gr. Contenido de Humedad % Promedio de Humedad % Densidad del Suelo Seco gr/cm3

Cápsula Nro.

MÉTODO :

VOLUMEN DEL MOLDE : GOLPES POR CAPA : 10043.00 5965.00 4078.00 1.920

10271.00 5965.00 4306.00 2.028

10555.00 5965.00 4590.00 2.161

10335.00 5965.00 4370.00 2.058

1 2 190.00 154.00 187.33 152.22 2.67 1.78 40.94 38.95 146.39 113.27 1.82 1.57 1.70 1.89

3 4 195.00 181.00 188.42 173.37 6.58 7.63 36.65 39.77 151.77 133.60 4.34 5.71 5.02 1.93

5 6 88.00 101.00 84.48 96.60 3.52 4.40 40.30 40.06 44.18 56.54 7.97 7.78 7.87 2.00

7 8 147.00 137.00 138.50 129.37 8.50 7.63 39.63 38.16 98.87 91.21 8.60 8.37 8.48 1.90

ASTM D-1557-91 MODIFICADO C

DENSIDAD SECA MÁXIMA : HUMEDAD ÓPTIMA :

RELACION HUMEDAD-DENSIDAD 2.05

DENSIDAD SECA gr/cm3

2.00 1.95 1.90 1.85 1.80

1.75 1.70 1.65 1.60 1.55 1.70

2123.76 cm3 56 golpes

5.02

7.87

CONTENIDO DE HUMEDAD %

8.48

2.07 gr/cm3 7.90 %

1.10 

 

1.11 



1.12   

CONCLUSIONES Conocer el contenido de humedad óptimo es de primordial importancia a la hora de tomar las decisiones para mejorar las propiedades como la resistencia al corte y densidad, entre otras del suelo. La compactación es un método ideal para mejorar la densidad de algunos suelos que se utilizan en las obras de ingeniería civil. El agua en la muestra puede beneficiar la compactación hasta un punto de equilibrio que es aproximadamente cuando el agua ocupa todos los espacios vacíos dentro del suelo pero sin presentar exceso, después de este punto, el agua comienza a ser perjudicial afectando la densificación del material. RECOMENDACIONES Para obtener mejores resultados se recomienda que la muestra cuarteada y agregada de agua debe de homogeneizarse por lo menos durante 24 hrs, en un recipiente hermético para no perder la humedad. Se debe de cuidar que la caída del pisón sea homogénea en toda el área del molde, en cada una de las capas. BIBLIOGRAFÍA Das Braja M., Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Cuarta Edición ed., Sergio R. Cervantes González, Ed. México: Cengage Learning Editores, 2015. E. Tamez, "Algunos factores que afectan a la prueba de compactacion dinámica," Sociedad Mexicana de mecanica de suelos, 1957. ASTM D-1557. Características de compactación de suelo en laboratorio usando esfuerzo modificado.