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“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación” Huancavelica 03 de setiembre del 2015 INFORME TÉCNICO Nº 01 – VIII CICLO A - UNH / FCI/ EAPICH

AL

:

DE

:

ASUNTO

Ing. Johny Bendezú Acero



DE LA CRUZ GUTIERREZ, Gissela



DIEGO LÁZARO, Nancy



ROMERO LICAPA, Raúl



MENDOZA ESPINO, Kevin



CENCIA MAYHUA, Jean Paul

:

ENSAYOS PARA

LA CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

EXTRAÍDOS DE LA CANTERA DE HUAYLACUCHO PARA LA SUBBASE DE PAVIMENTOS

Por medio del presente es grato dirigirnos a Ud.; para saludarlo, e informarle sobre las acciones ejecutadas en la práctica realizada en las instalaciones del laboratorio referente a: “ENSAYOS PARA

LA CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

EXTRAÍDOS DE LA CANTERA DE HUAYLACUCHO PARA LA SUB-BASE DE PAVIMENTOS”

Ing. Johny Bendezú Acero

PAVIMENTOS

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I.

INTRODUCCIÓN: Mediante el informe que se presenta, se relatara la forma y procedimientos que se llevaron a cabo en el laboratorio de mecánica de suelos que se encuentra en las inmediaciones de la Universidad Nacional de Huancavelica y en el laboratorio del Ministerio de Transportes y Comunicaciones. El informe detallara paso a paso como se llevaron a cabo los diferentes ensayos para la caracterización de los materiales extraídos de la cantera de Huaylacucho para la base y sub base de pavimentos.

II.

OBJETIVOS:  Determinar el contenido de humedad de la muestra.  Determinar la humedad optima de compactación.  Determinar la densidad máxima de la muestra.  Determinar la resistencia de los puntos de contacto de la muestra al desgaste y/o a la abrasión (ENSAYO DE ABRASIÓN POR MEDIO DE LA MÁQUINA DE LOS ANGELES)  Determinar la relación de la altura de arena respecto a la altura de arcilla expresada en porcentaje (EQUIVALENTE DE ARENA)  Determinar El Limite Líquido.  Determinar el límite de plasticidad  Conocer la capacidad de soporte del material (ensayo de CBR)

III.

ESPECIFICACIONES DEL TRABAJO REALIZADO  Fecha y Hora:

IV.



Lunes 19 de agosto del 2013, de 2:00 pm -5:00 pm



Miércoles 21 de agosto del 2013, de 2:30 pm - 6:50 pm



Jueves 22 de agosto del 2013, de 3:00 pm – 8:00 pm

UBICACIÓN DEL LUGAR DE LA PRÁCTICA: INFORMACIÓN GENERAL

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PROYECTO: "ENSAYOS PARA

LA CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

EXTRAÍDOS DE LA CANTERA DE HUAYLACUCHO PARA LA SUBBASE DE PAVIMENTOS”. UBICACIÓN: El área donde se desarrollara el proyecto materia del presente estudio se encuentra ubicado en: LUGAR CP. Huaylacucho

PROVINCIA

DEPARTAMENTO

Huancavelica

Huancavelica

Vista panorámica del área de estudio LUGAR DEL DESARROLLO DE LOS ENSAYOS:   

Región Provincia Cuidad

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: Huancavelica : Huancavelica :Huancavelica

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 Lugar

:LABORATORIO DE SUELOS EN LA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL Y EL LABORATORIO DEL MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES

EXPLORACIÓN DE CAMPO: El recojo de la muestra se desarrolló de la cantera que se encuentra en Huaylacucho, se recogieron aproximadamente 70kg.

ENSAYOS DE LABORATORIO Se desarrollaron los ensayos descritos, en el laboratorio de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA Y DEL MINISTERIO DE TRANSPORTES ENSAYOS DE LABORATORIO ENSAYO Contenido de Humedad Análisis Granulométrico Clasificación Unificada de Suelos (SUCS) Ensayo de Compactación Proctor

NORMA APLICABLE NTP 339.127 (ASTM D2216) NTP 339.128 (ASTM D422) NTP 339.134 (ASTM D2487) NTP 339.141 (ASTM D1557)

Equivalente de arena

ASTM (D2419)

Abrasión por medio de La Máquina Los Ángeles

ASTM (C131)

CBR

ASTM (D1883)

Límite Líquido

ASTM (D4318)

Índice de Plasticidad

ASTM (D4318)

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V.

MARCO TEÓRICO: Los agregados para la construcción de sub-bases granulares y, en general, para cualquier capa del pavimento deben ser caracterizados para:  Establecer su idoneidad  Obtener información útil para el diseño estructural del pavimento 1. SUB-BASE: Los materiales que serán empleados en esta capa podrá ser agregado natural, triturado o una combinación de ambos; las partículas de los agregados serán duras, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, blandas o desintegrables y sin materia orgánica, terrones de arcilla u otras sustancias perjudiciales.

VI.

ENSAYOS DESARROLLADOS: 1.

Ensayo de compactación “Proctor Modificado”

Objetivos  Determinar el óptimo contenido de humedad con el que el suelo logra su máxima densidad seca.  Determinar el grado de compactación del suelo. Normas aplicables  ASTM D 1557 (NTP 339.141) Materiales 

Molde Proctor Modificado de compactación con base y collar



Pistón o martillo con altura libre de caída de 18” y 4.54 kg de peso



Extractor de muestras



Envases (para la determinación del contenido de humedad)



Estufa de secado con circulación de aire (temperatura 110 º ± 5º C.)



Tamiz n° 3/4



Herramientas y accesorios (Bandeja , espátula, balanza, cuchara, un mezclador).



Probeta

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

Gotero



Regla de metal



Balanza de tres escalas o digital

Molde Proctor de

Tamiz N°3/4

Bandeja metálica

Pistón o martillo

Extractor de muestra

Balanza

Balanza de tres escalas

Herramientas y accesorios

Estufa

compactación

Procedimiento a) Se secaron alrededor de 30kg al intemperismo, para luego tamizar la muestra por la malla n°3/4, después de tamizarla se pesa 24kg

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exactos que será dividido en cuatro partes iguales dándonos; cuatro porciones de 6kg cada uno.

b) Se toma la primera muestra de 6 kg con la cual se trabajara agregándole un 4% de agua, esto quiere decir 240ml de agua. Lugo se combina hasta logar un color uniforme en la muestra. 100% → 6𝑘𝑔 = 6 ∗ 4 100 = 0.24𝑘𝑔. 4% → 𝑥 𝑘𝑔 1𝑘𝑔 → 1000𝑚𝑙 = 0.24 ∗ 1000 = 240𝑚𝑙. 0.24𝑘𝑔 → 𝑥 𝑚𝑙 c) De la muestra dividida se tomó una de las partes, como se menciona arriba después de la combinación con agua esta se vaciara a el molde del Proctor modificado; para los primeros 56 golpes se llena 1/5 de la altura del molde. De la misma manera se procederá con las cuatro partes restantes escarpando y retirando el suelo restante antes de cada capa. d) Después de compactar la última capa se removió el collarín teniendo cuidado de no desgarrar el suelo del molde Proctor, y luego se enraso el molde usando un cuchillo y una regla de metal recta adecuados de manera que se formó una superficie plana. e) Se pesó cuidadosamente la muestra juntamente con el

molde.

f) Usando el extractor de muestra se retiró la probeta del molde Proctor para tomar muestras del suelo compactado

para

la

determinación

de

la

humedad según norma ASTM D 2216-71 (NTP

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339.127) g) Cuidadosamente se procede a retirar una pequeña muestra justo de la parte céntrica de la muestra ya retirada del molde, esto con el fin de hallar en contenido de humedad.

h) Se pesa la pequeña muestra en una tara, pero antes ha de haberse pesado la tara, este procedimiento también es para la obtención del porcentaje de humedad. i) La pequeña muestra y la tara ya pesadas tendrán que entrar al horno por 24 horas j) Para hallar el contenido de humedad se tiene que pesar la muestra después de haberla secado en el horno, se realiza con la fórmula: 𝑤% = 𝑃𝑒𝑠𝑜 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 ∗ 100

k) Con las otras tres muestras restantes cada una de 6 kg se repetirán los mismos procedimientos con la única diferencia de la cantidad de agua que se le tiene que agregar, a continuación se mostrara la cantidad que se tiene que agregar. 

MUESTRA 2: 100% → 6𝑘𝑔 = 6 ∗ 6 100 = 0.36𝑘𝑔. 6% → 𝑥 𝑘𝑔 1𝑘𝑔 → 1000𝑚𝑙 = 0.36 ∗ 1000 = 𝟑𝟔𝟎𝒎𝒍. 0.36𝑘𝑔 → 𝑥 𝑚𝑙



MUESTRA 3 100% → 6𝑘𝑔 = 6 ∗ 7 100 = 0.42𝑘𝑔. 7% → 𝑥 𝑘𝑔 1𝑘𝑔 → 1000𝑚𝑙 = 0.42 ∗ 1000 = 𝟒𝟐𝟎𝒎𝒍. 0.42𝑘𝑔 → 𝑥 𝑚𝑙



MUESTRA 4

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100% → 6𝑘𝑔 = 6 ∗ 8 100 = 0.48𝑘𝑔. 8% → 𝑥 𝑘𝑔 1𝑘𝑔 → 1000𝑚𝑙 = 0.48 ∗ 1000 = 𝟒𝟖𝟎𝒎𝒍. 0.48𝑘𝑔 → 𝑥 𝑚𝑙

TRABAJO DE GAVETA

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COMPACTACION PROCTOR MODIFICADO

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*Densidad seca máxima: 2.76 gr/cc *El contenido de humedad optimo: 7.32% 2. Granulometría: Es la distribución por tamaños de las partículas del agregado sean estas finas o gruesas. La distribución del tamaño de partículas se determina por separación con una serie de mallas normalizadas.

Objetivos  Determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo  Trazar la curva granulométrica  Clasificar el suelo por el método SUCS y AASHTO Normas aplicables  ASTM D 422 (NTP 339.128) Materiales  Un juego de tamices normalizados.  Balanza con capacidades superiores a 20 kg. y 2000 gr. Y de precisión  Un vibrador mecánico.  Herramientas y accesorios (Bandeja metálica, recipientes y brocha).

Balanza

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Recipientes

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Un juego de tamices

Un vibrador mecánico

PROCEDIMIENTO: 1.

Recoger la muestra de una cantera. Este proceso se llevó a cabo el sábado 11 de julio de 2015 a las 11:00 am, la cantera de donde se extrajo la muestra se encuentra ubicada en Huaylacucho.

2. Secado de la muestra. La muestra que se recogió es secada al intemperismo, tendida sobres una alfombra en un lugar donde le llegaran los rayos solares.

3. Cuarteo de la muestra Este proceso se llevó a cabo el día Miércoles 16 de julio de 2015, a las 3:00 pm. Para poder comenzar a trabajar se tuvo que hacer el cuarteo respectivo y escoger la muestra que se creyó conveniente para la realización del análisis en el laboratorio. 4. Elección de la muestra Solo se tomó los extremos superiores del cuarteo para su respectivo análisis. El resto del hormigón se eliminó ya que no era necesario en el procedimiento del análisis. 5. Peso de los recipientes

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Primero se pesó el recipiente donde se iba a pesar la muestra seleccionada anteriormente para luego pesar el recipiente y la muestra juntos, luego se restó el peso del recipiente al peso total para tener el peso solo de la muestra. 6. Peso de la muestra Se pesó la muestra a analizar, con el procedimiento que se comentó en el paso cuatro. 7. Tamizado El tamizado se realizara con la muestra bien seca y con los tamices 3/4”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100 y N°200. Se realizó durante 15 min. 8. Retiro de los tamices Después de pasado los 15 min.se retiran los tamices del vibrador, se puede observar la cantidad de material retenido en cada tamiz, estos serán pesados. 9. Peso del material retenido El material retenido en cada tamiz será pesado, pero primero pesaremos un recipiente solo, entonces se tendrá que restar al peso total el peso del recipiente para poder hallar el peso de los materiales retenidos.

10. Trabajo de gaveta  Datos de la muestra completa: Realizada con la balanza digital, esto con el fin de hallar la granulometría de nuestra muestra. el peso seco que se proporciona es después de haber estado al intemperismo. Peso de la muestra: 3.40kg  Análisis mecánico del suelo Análisis por cribado: Consiste en sacudir la muestra de suelo a través de un conjunto de mallas que tienen aberturas progresivamente más pequeña. Los números

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de las mallas estándar con sus tamaños de abertura (usadas en USA), se dio en el gráfico superior. Después de que el periodo de vibración concluye se determina la masa del suelo.

 Se colocaron los datos de retención de cada tamiz en una tabla para poder trabajar en orden.

TAMIZ 3” 11/2” 3/4” 3/8” 1/4 ” N°4 N°8 N°16 N°30 N°50 N°80 N°100 N°200 FONDO

PESO RETENIDO (Kg)

PORCENTAJE RETENIDO

PORCENTAJE RETENIDO ACUMULADO

0. 52 0.99 0.37 0.19 0.38 0.32 0.25 0.17 0.09 0.03 0.07 0.02

15.29 29.12 10.88 5.59 11.18 9.41 7.35 5 2.65 0.88 2.06 0.59

15.29 44.41 55.29 60.88 72.06 81.47 88.82 93.82 96.47 97.35 99.41 100

3.40

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PORCENTAJE QUE PASA 100 84.71 55.59 44.71 39.12 27.94 18.53 11.18 6.18 3.53 2.65 0.59 0

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3. Equivalente de arena: EL ensayo de equivalente de arena permite una rápida determinación del contenido de finos del suelo, dándonos además una idea de su plasticidad.

PROCEDIMIENTO: Materiales: 

500 g de muestra pasado por la malla N° 4



Probeta



Agua

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Se ingresa la muestra de 500g en la probeta, luego agregarle agua una cierta cantidad, dejar durante un tiempo de 10 min. Para luego medir las alturas. RESULTADOS 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝐴 : 400 − 290 = 110 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑚𝑜𝑠 𝐵 : 290 110 𝐸. 𝐴. = ∗ 100 = 27.5 % ⇒ 𝑬. 𝑨. = 𝟐𝟖 % 110 + 290 *EA (40-20) ⇒ El tipo de suelo es poco plástico, finos

4. Límites de consistencia

5. Abrasión por medio de la máquina los Ángeles 1. OBJETIVOS  Determinar el desgaste que tiene la grava por el ensayo de abrasión mediante el Uso de la Maquina de los Ángeles.  Conocer el uso y manejo de la Maquina de los Angeles. 2.- GENERALIDADES Abrasión La palabra abrasión es la acción y efecto de raer o desgastar por fricción. En los agregados gruesos una de las propiedades físicas en los cuales su importancia y su conocimiento son indispensables en el diseño de mezclas es la RESISTENCIA A LA ABRASIÓNO DESGASTE de los agregados. Esta es importante porque con ella conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá el concreto para la fabricación de losas, estructuras simples o estructuras que requieran que la resistencia del concreto sea la adecuada para ellas .Agregados debe ser duro y resistente a la abrasión para evitar el aplastamiento, la degradación y Desintegración cuando las existencias, alimentado a través de una planta de asfalto, colocado con extendedora, compactado con rodillos, y sometidos a las cargas de tráfico. Estas propiedades son especialmente importantes para abrir Ing. Johny Bendezú Acero

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brecha o clasificado mezclas de concreto asfáltico (tales como cursos de fricción libre calificado y el asfalto de la matriz de piedra) que no se benefician del efecto de amortiguación del agregado fino y donde las partículas gruesas están sometidos a tensiones de contacto alto. Agregados que carecen de resistencia adecuada y resistencia a la abrasión pueden causar en la construcción problemas de rendimiento. La degradación que ocurre durante la producción puede afectar a la gradación en general y, por tanto, ampliar la brecha entre las propiedades de la mezcla de laboratorio diseñado y campo producido mezcla . Factores que afectan la resistencia a la abrasión del concreto Se han desarrollado varias maneras de medir el desgaste o la resistencia a la abrasión, a nivel de laboratorio como a escala natural; pero los resultados son bastante relativos pues ninguna de ellas puede reproducir las condiciones reales del uso de las estructuras, ni dar una medida absoluta en términos numéricos que puede servir para comparar condiciones de uso o concretos similares; por lo tanto el mejor indicador es evaluar principalmente factores como la resistencia en compresión, las características de los agregados, el diseño de mezcla, la técnica constructiva y el curado.

Recomendaciones para el control de la abrasión Teniendo claros estos conceptos, es obvio que en la medida que desarrollemos las capacidades resistentes de la capa de concreto que soportará la abrasión, lograremos controlar el desgaste. Se estima que la superficie aludida debe tener una resistencia en compresión mínima de 280 kg/cm para garantizar una durabilidad permanente respecto a la abrasión, lo cual indica que es necesario emplear relaciones agua/ cemento bajas, el menor slump compatible con la colocación eficiente, agregados bien graduados y que cumplan con los límites ASTM C-33 para gradación y abrasión, así como la menor cantidad posible de aire atrapado. 3: EQUIPO A EMPLEARSE  Máquina de los Ángeles.  Recipientes metálicos.  Balanza electrónica (Capacidad 50 kg) (Sen. 0,01gr)  Pala  Tamices (3/4” a ½” ; ½” a 3/8”)  Esferas (N° 11)  Tamiz #12

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4.- PROCEDIMIENTO Para partículas menores de 1 ½ “ . Para este ensayo necesitamos como equipo máquina de los Ángeles, balanzas, tamices y agregados gruesos, carga abrasiva (esferas), lampa; para este ensayo necesitamos 5000 gr de material respecticos de la siguiente manera:

Estos cuatro métodos llevan necesariamente una carga abrasiva que no son otra cosa que esferas de acero con un diámetro aproximado de 46.8 mm y un peso que va entre 390 y 445 gr la misma que está en función de la graduación de la muestra.

Nota.Este ensayo lo realizamos por el Método “B” por lo cual tenemos que dirigirnos por las especificaciones que nos indican los cuadros anteriormente dados. 1.-Procedemos a poner los tamices el de ¾ “ a ½” y sobre ellos poner la grava, de ahí lo que pase el tamiz de ¾ “ y lo que queda retenido en el tamiz ½ “ es lo que vamos a querer y debemos tener un peso de 2500 gr. 2.-Luego procedemos a poner los tamices el de ½” a 3/8 “ y sobre ellos poner la grava, de ahí lo que pase el tamiz de 3/8 “ y lo que queda retenido en el tamiz 3/8” es lo que vamos a querer y debemos tener un peso de 2500 gr. Ing. Johny Bendezú Acero

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3 Luego pesamos las esferas, pero como estamos ensayando por el método “B” tenemos que poner 11 esferas, las cuales nos deben dar un peso total de 4584 gr. 4.-Luego colocamos los dos materiales juntos y tamizados en la máquina de los ángeles junto con las 11 esferas 5.-Luego se hace girar este con una velocidad entre 30 y 33 rpm, girando hasta completar 500vueltas teniendo en cuenta que la velocidad angular es constante. 6.-Luego una vez hecho esto sacamos todo el material triturado de la máquina de los ángeles y lo tamizamos por el tamiz #12 y pesamos lo que queda retenido y lo que pasa y debe darnos el peso igual al que empezamos que fue de 5000 gr. 5.- MEDICIONES Y/O CALCULOS Peso antes de la Abrasión: 5000 gr Después de la Abrasión: Peso Pasante en el Tamiz #12 (PPT#12) = 4,14 kg = 4140 gr Peso Retenido en el Tamiz #12 (PRT#12) = 0,86 kg = 860 gr 5000 −3740

PPT#12= 5000 PPT#12=25.2%

   

𝑋100%

7.- CONCLUSIONES También se puede tener en cuenta que las propiedades de los agregados dependen principalmente de las características de la roca madre de donde proviene. El porcentaje pasante del Tamiz # 12 es de 17,2 % que es lo adecuado para el método de la abrasión. Este método solo es para partículas menores de 1 ½ “ Ya que la prueba nos da un 25.2 % el material puede ser usado

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MAQUINA DE LOS ANGELES

PESADA DE LAS ESFERAS

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BALANZA ELECTRONICA

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CULMINACION DE LA PRUEBA

EXTRACCION DEL MATERIAL Ing. Johny Bendezú Acero

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COLOCACION DE LA MUETRSA EN EL TAMIZ ASI COMO SACANDO EL PESO

6. CBR

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RECOMENDACIONES:  Implementación del laboratorio.  Mayor disposición del laboratorio para los alumnos.  Componer los instrumentos dañados.  Proporcionar a los alumnos una guía del tema que se va a tratar.  Extender el tiempo de atención.  Proteger la muestra entre el traslado del campo a laboratorio para evitar variaciones apreciables en el contenido de humedad y obtener datos más precisos.  Se recomienda evitar el uso de tamices que se encuentran en mal estado para disminuir los errores por defecto o exceso de material ensayado.

OBSERVACIONES:  Para la realización de las pruebas no se contaban con materiales suficientes que abastecieran a los alumnos, ese fue un problema para poder terminar a tiempo los ensayos. Ing. Johny Bendezú Acero

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 El horno no abastece en capacidad para los alumnos de V y VII, por esa razón hubo problemas con las muestras que se llevaron al horno, ya que estas desaparecieron.



CONCLUSIONES:  Proctor estándar:

 Proctor modificado:

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