328641157-INV-E-142-13.pdf

INFORME INFORME DE LABORATORIO LA BORATORIO No. 19: RELACIONES DE HUMEDADHUMEDAD- PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS SUEL OS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E – 142 – 13

HEIBER JAIR GIL LOPEZ SERGIO HERNAN ROJAS LINARES JOHAN ESTEBAN OLARTE CASTELLANOS JHONNY FABIAN SAMACÁ PIRATOBA MICHAEL RAUL MEDINA TORRES

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2016

INFORME INFORME DE LABORATORIO LA BORATORIO No. 19: RELACIONES DE HUMEDADHUMEDAD- PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS SUEL OS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN) INV E – 142 – 13

HEIBER JAIR GIL LOPEZ SERGIO HERNAN ROJAS LINARES JOHAN ESTEBAN OLARTE CASTELLANOS JHONNY FABIAN SAMACÁ PIRATOBA MICHAEL RAUL MEDINA TORRES

CÓD: 2013202 201320229 29 COD: 201320 201320119 119 CÓD: 201320 201320157 157 CÓD. 201320470 COD. 201010 201010340 340

Fecha de realización: 5 de Octubre. Fecha de entrega: 12 de Octubre.

Presentado a: Ing. Msc. Gonzalo Pérez Buitrago Monitor: Manuel Antonio Jiménez Caro

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS MATERIALES PARA INGENIERIA TUNJA 2016

CONTENIDO 1. OBJETIVOS ............................................................................................................7 1.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................7 1.2 OBJETIVO ESPECIFICOS ................................................................................. 7 2. ESPECIFICACIÓN DE NORMA ..............................................................................8 3. EQUIPOS ................................................................................................................9 3.1 MOLDES .............................................................................................................9 3.2 MARTILLO DE OPERACIÓN MANUAL .............................................................9 3.3 BALANZA .........................................................................................................10 3.4 HORNO .............................................................................................................11 3.5 REGLA METALICA ...........................................................................................11 3.6 HERRAMIENTAS MISCELÁNEAS ...................................................................12 3.7 RECIPIENTES ...................................................................................................12 3.8 FLEXÓMETRO ..................................................................................................13 3.9 PROBETA .........................................................................................................13 3.10 CALIBRADOR .................................................................................................14 4. PROCEDIMIENTO .................................................................................................15 5. DATOS OBTENIDOS .............................................................................................20 6. CALCULOS ............................................................................................................21 7. ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................................24 8. CONCLUSIONES ..................................................................................................25 9. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................26 ANEXO .......................................................................................................................27

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Humedades...................................................................................................20 Tabla 2. Datos de Ensayo...........................................................................................20 Tabla 3. Porcentaje de las fracciones y Densidades ..................................................21

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Molde o recipiente de medida .......................................................................9 Figura 2. Martillo de operación manual ......................................................................10 Figura 3. Balanza con muestra del suelo compacta. ..................................................10 Figura 4. Horno ..........................................................................................................11 Figura 5. Machete enrazando muestra. ...................................................................... 11 Figura 6. Pala para mezclar suelo y agua ..................................................................12 Figura 7. Capsula .......................................................................................................12 Figura 8. Flexómetro ..................................................................................................13 Figura 9. Probeta........................................................................................................13 Figura 10. Calibrador pie de rey digital.......................................................................14 Figura 11. Muestras a utilizar .....................................................................................15 Figura 12. Masa muestra inicial.................................................................................. 15 Figura 13. Muestra Húmeda.......................................................................................16 Figura 14. Compactación de la muestra.....................................................................17 Figura 15. Enrasado de la muestra ............................................................................17 Figura 16. Masa Muestra enrasada............................................................................18 Figura 17. Masa de una muestra del suelo compactado ............................................19

INTRODUCCIÓN

En este ensayo de laboratorio basado en la norma INV 142-13, se realiza para determinar la curva de compactación, y de saturación, mediante el ensayo de proctor modificado lo que quiere decir que se tienen en cuenta el parámetro gravimétrico de la norma INV 222 Y 223 para determinar las densidades de una muestra sujeta a compactación, en la cual se determinaran con humedades naturales los porcentajes de densidad seca y densidad húmeda, aplicado a proyectos de construcción en los que se requiera la realización de compactar material como por ejemplo para la estructuración de capas de afirmados, bases y subbases en la construcción de carreteras.

1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL 

Determinar la relación entre la humedad y la masa unitaria de los suelos compactos mediante el conocimiento de la norma INV-E-142 y sus métodos, abarcando normas anteriores.

1.2 OBJETIVO ESPECIFICOS 





Identificar las características de la muestra (grosor de las partículas), y con esto poder implementar en el ensayo que especifica la norma INV-E-142 Definir cuándo es conveniente hacer corrección de la densidad, seca máxima teniendo en cuenta la norma INV-E-288, y así comparar la densidad seca del terreno con la densidad seca máxima de compactación. Se implementará un relleno de prueba con el fin de determinar el grado de compactación requerido y el método para obtener dicha compactación.

[7]

MATERIALES PARA INGENIERÍA RELACIONES DE HUMEDAD- PESO UNITARIO SECO EN L OS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE

“

COMPACTACIÓN

”

2. ESPECIFICACIÓN DE NORMA

A la hora de realizar el ensayo de la norma inv-e-142 es necesario conocer el grosor de las partículas con el fin de determinar el método con el que realizaremos la prueba a la muestra, llevaba da al laboratorio, en este caso, fue necesario desarrollarla por el método C, que se basa en que el grosor de las partículas, que paso por el tamiz 3 /4 “, se debe tener en cuenta que si la muestra esta húmeda al momento de realizar las pruebas, es necesario secarla con anterioridad, este secado se puede implementar por medio de equipos de secado o al aire libre, teniendo la precaución de que la muestra no exceda los 60 °C en este proceso. Se recomienda un peso mínimo de 5 kg, con el fin de que sea suficiente el material a la hora de llevar a cabo la compactación, debido a que, de acuerdo a la cantidad de muestra, se determinara la cantidad de humedad necesaria para lograr una buena compactación del material. Para lograr un buen estimado se deben realizar varias pruebas, las cuales deben llevar un orden en el apisonamiento, con el número ideal de golpes que establece la norma, para este caso productor modificado se deberán aplicar 55 golpes, con cinco capas uniformes a la hora de compactar. Es necesario hallar la humedad de la muestra, antes y después del laboratorio, para esto se utilizan tres muestras del material y se introducen por 24 horas al horno, con el fin de identificar las diferencias de peso antes y después del horneado. Para realizar este laboratorio es indispensable regirse de las normas del INVIAS debido a que ninguna construcción en Colombia se puede efectuar sin los criterios establecidos.

[8]


“

COMPACTACIÓN

”

3. EQUIPOS 3.1 MOLDES: Moldes cilíndricos, de paredes sólidas, fabricados con metal. Estos

con collares ajustables de aproximadamente 60 mm de altura 1. Figura 1. Molde o recipiente de medida

Fuente. Elaboración propia

3.2 MARTILLO DE OPERACIÓN MANUAL: Un martillo metálico con una masa de

4.536 ± 0.009 Kg. Con una cara plana circular de diámetro de 50.80 ± 0.25mm. El martillo posee una guía apropiada que controle la altura de la caída del golpe desde una altura libre de 457 ± 2 mm por encima de la altura del suelo. La guía posee al menos 4 agujeros de ventilación para que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones2.

1 INVÍAS.

Relaciones de humedad. Masa unitaria seca en los suelos (ensayo modificado de compactación). 2012 2 INVÍAS. Relaciones de humedad. Masa unitaria seca en los suelos (ensayo modificado de compactación). 2012

[9]


“

COMPACTACIÓN

”

Figura 2. Martillo de operación manual


3.3 BALANZA: Una de 11.5 Kg. de capacidad y 5 g de sensibilidad para tomar la

muestra inicial de más o menos 6 kg y otra balanza de 1kg de capacidad con sensibilidad de 0.1 g para pesar una muestra del suelo compactado 3.

Figura 3. Balanza con muestra del suelo compacta.


3 INVÍAS.

Relaciones de humedad. Masa unitaria seca en los suelos (ensayo modificado de compactación). 2012

[10]


“

COMPACTACIÓN

”

3.4 HORNO: Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura

de 110 ± 5°C (230 + 9°F) para el secado de las muestras 4. Figura 4. Horno

Fuente. Elaboración propia 3.5 REGLA METALICA: De acero endurecido, de borde recto, al menos de 250 mm

(10") de largo. Deberá tener un borde biselado y al menos una cara plana en sentido longitudinal (usada para el corte final del suelo) 5. En este caso se utiliza un machete. Figura 5. Machete enrazando muestra.

Fuente. Elaboración propia 4 INVÍAS.


[11]


“

COMPACTACIÓN

”

3.6 HERRAMIENTAS MISCELÁNEAS: Cazuelas para mezclado, espátulas, etc., o

un dispositivo mecánico adecuado para mezclar las muestras de suelo con diversas cantidades de agua 6.

Figura 6. Pala para mezclar suelo y agua


3.7 RECIPIENTES: Para determinar la humedad de las muestras, elaborados en

metal u otro material adecuado, con cierres que ajusten herméticamente para evitar la pérdida de humedad durante el pesaje 7. Figura 7. Capsula

Fuente. Elaboración propia 6 INVÍAS.


[12]


“

COMPACTACIÓN

”

3.8 FLEXÓMETRO: El flexómetro es un instrumento de medición el cual es coincido

con el nombre de cinta métrica, con la particularidad de que está construido por una delgada cinta metálica flexible, dividida en unidades de medición, y que se enrolla dentro de una carcasa metálica o de plástico 8. Figura 8. Flexómetro


3.9 PROBETA: La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un

cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada 9. Figura 9. Probeta

Fuente. Elaboración propia 8 http://flexometro.galeon.com/ 9

https://es.wikipedia.org/wiki/Probeta

[13]


“

COMPACTACIÓN

”

3.10 CALIBRADOR: Es un aparato destinado a la medida de pequeñas longitudes

y espesores, profundidades y diámetros interiores de piezas mecánicas y otros objetos pequeños 10.

Figura 10. Calibrador pie de rey digital

Fuente. http://www.micromex.com.mx/

10 https://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_(instrumento)

[14]


“

COMPACTACIÓN

”

4. PROCEDIMIENTO

Para llevar a cabo el presente ensayo fue dejada la muestra en el horno alrededor de 24 horas, permitiendo su secado, Figura 11. Muestras a utilizar


Al ser sacada la muestra del horno cada uno de los grupos debían seleccionar una cantidad de 5 kilogramos. Tal como se evidencia en la figura el grupo 4 al cual pertenecemos realizo este paso de manera adecuada. Figura 12. Masa muestra inicial


[15]


“

COMPACTACIÓN

”

Al a tener la muestra seleccionada y con la cantidad adecuada, dado a ser el grupo 1 se nos fue asignado un valor de aproximadamente 415 gramos de agua adicional, la cual fue agregada a la muestra. Figura 13. Muestra Húmeda


Ya con la muestra húmeda con la cantidad de agua deseada se dio inicio al proceso de compactación, cabe resaltar que para el ensayo hubo presencia de 5 grupos, cada uno con valores de humedad distintos. La compactación se llevó a cabo mediante capas, es decir se fue adicionando al molde capas de una altura aproximadamente igual, a cada capa se le fue proporcionada una cantidad de 56 golpes mediante el uso del apisonador.

[16]


“

COMPACTACIÓN

”

Figura 14. Compactación de la muestra


Al realizar la compactación de las 4 capas especificadas se procede a quitar el collarin del molde, de esta manera se observa que ha quedado sobre este una capa de exceso sobre el borde de la camisa y para quitar este exceso se lleva a cabo el enrasado de la muestra, tal como se evidencia en la figura 15. Figura 15. Enrasado de la muestra

[17]


“

COMPACTACIÓN

”


Ya con la muestra enrasada de manera adecuada se procede a tomar su peso. Figura 16. Masa Muestra enrasada


Siguiendo el mismo procedimiento en cada grupo fueron obtenidos diferentes resultados dado a que como ya se había mencionado previamente fue asignado un valor de humedad de exceso distinto. Posterior a ello cada grupo tomó una parte de la muestra para ser puesta en el horno y de esta manera determinar su humedad, para ello como ya es de saberse es necesario conocer el peso del platón y el peso del platón con el material, ya con estos datos tomados fue dejado en el horno por aproximadamente 24 para luego ser sacado y tomado su peso nuevamente.

[18]


“

COMPACTACIÓN

”

Figura 17. Masa de una muestra del suelo compactado


[19]


“

COMPACTACIÓN

”

5. DATOS OBTENIDOS

Se obtuvieron los siguientes datos al realizar el ensayo.

Tabla 1. Humedades GRUPO

W CAPSULA

W VACIA

w+m

VACIA

PROMEDIO

hum+caps

15,89 1

51,60

19,80

60,90

17,00

0,0622

52,067

8,7798

0,0878

71,913

10,2749

0,1027

74,733

10,3908

0,1039

62,427

12,8710

0,1287

76,02 76,20 80,600

76,00

71,00 77,00

56,02 14,360

13,02

6,2202

78,82 76,947

65,30

83,20

13,06

56,640

60,20

82,60 18,273

16,24

w nat

44,40 55,333

55,00

81,28

18,78

w nat %

53,00

84,26 22,927

20,42 24,54

5

54,28

64,20

23,82

w + m. seca + capsula prom

62,64 59,120

56,54 46,80

14,860

14,82 14,76

4

capsula

55,46

15,00

3

prom

65,36 16,770

18,83 15,59

2

w + m hu+caps w + m. seca +

50,44 68,613

52,64

49,30

97,18

87,54

Fuente. Elaboración propia Tabla 2. Datos de Ensayo GRUPOS DATOS W NATURAL

1

2

3

4

5

3,4

3,4

3,4

3,4

3,4

W DESEADO

6,22

8,78

10,27

10,39

12,87

PESO SECO

4901,354

4862,48

4835,71

4836,054

4857,427

AGUA ADICIONAL

127,435

223,67

319,16

415,901

514,88

VOL MOLDE Cm 3

2118,284

2121,89

2152,1

2114,83

2112,434

6,013

6,232

6,296

6,302

6,288

PESO MOLDE +MAT

10,078

10,578

10,824

10,818

10,666

PESO MUESTRA

PESO MOLDE

4,065

4,346

4,528

4,516

4,378

DENSIDAD HUMEDA

1,92

2,05

2,10

2,14

2,07

GAMA d

1,81

1,88

1,91

1,93

1,84


[20]


“

COMPACTACIÓN

”

6. CALCULOS

Tabla 3. Porcentaje de las fracciones y Densidades Masa seca de la fraccion de ensayo

GRUPOS 1

2

3

4

5

Msfe

3826,955

3995,227

4106,102

4090,919

3878,764

Msfc

238,045

350,773

421,898

425,081

499,236


 =

4,065 ∗ 1000 0,0622 1+ 100

 = 3826,955

Porcentaje de la fraccion gruesa

GRUPOS 1

2 5,856

3 8,071

4 9,318

5 9,413

11,403


 =

238,045 238,045 + 3826,955

∗ 100

 = 5,856

Porcentaje de la fraccion de ensayo

GRUPOS 1 94,144


[21]

2 91,929

3 90,682

4 90,587

5 88,597


“

COMPACTACIÓN

”

 = 100 − 5,856  = 94,144

Densidad humeda de cada sub muestra

GRUPOS 1

2

3

4

5

1,91616752 2,045237029 2,10106594 2,132416317 2,069514124


ℎ = 1 ∗

(4,065 ∗ 1000) − 6,013 2118,284 ℎ = 1,916

Densidad seca de cada submuestra

GRUPOS 1

2

1,80395747

3

1,880162718 1,90529835

4

5

1,931696844 1,833521361


 =

1,916 1 + 0,0622

 = 1,804

Peso unitario seco de cada submuestra

GRUPOS 1

2

3

17,6906894 18,43800371 18,6844988


 = 9,806 ∗ 1,804  = 17,691

[22]

4

5

18,94337827 17,98061058


“

COMPACTACIÓN



[23]

”


“

COMPACTACIÓN

”

7. ANALISIS DE RESULTADOS

De la gráfica de compactación se obtuvo una humedad óptima de 10% que corresponde al contenido de humedad en el material que permite obtener la máxima densidad compacta seca. Al comparar la humedad optima del 10% con la humedad natural del 10.37% se puede decir que en campo no se le tiene que agregar una gran cantidad de agua para conseguir obtener la compactación máxima deseada.

[24]


“

COMPACTACIÓN

”

8. CONCLUSIONES 





Se caracterizó el material y se seleccionó el método adecuado para lograr los resultados esperados Se logró comparar la densidad seca del terreno con la densidad máxima de compactación teniendo como guía la norma inv-e-288 y se estableció la necesidad de implementar correcciones Analizando la muestra se consiguió el grado de compactación necesario para este material lo que evidencio su utilidad

[25]


“

COMPACTACIÓN

”

9. BIBL IOGRAFIA

LABORATORIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS (LSP). Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). Faculta de Ingeniería. Escuela de transporte y vías. Curso de materiales para ingeniería.







Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Normas de Ensayo de Materiales para Carreteras, 1998. ACEVEDO BRAVO, Elber Mauricio, SUAREZ CASTELLANOS, Mónica Yaneth. Elaboración del manual de calidad del laboratorio del área de suelos y materiales en la Facultad de Ingeniería de la UPTC. Tunja 2002.



https://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_(instrumento)



http://flexometro.galeon.com/



https://es.wikipedia.org/wiki/Probeta



INVÍAS. Relaciones de humedad. Masa unitaria seca en los suelos (ensayo modificado de compactación). INV E-142-13

[26]


“

COMPACTACIÓN

”

ANEXO ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMB IA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS LABORATORIO DE SUELOS Y PAVIMENTOS

OBRA:

NORMA I.N.V. E - 142 -13 CORRESPONDENCIAS ASTM D - 1557 - 00 AASHTO T-180 - 01 FECHA:

Laboratorio materiales para ingeniería

MUESTRA Nº:

Octubre 2016

PROPÓSITO: Ensayo Proctor

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL:

PRUEBA No.

1

2

3

4

5

No. Golpes/capa Humedad deseada, % Humedad de la muestra, % Humedad adicional, % Masa muestra húmeda, kg Masa muestra seca, kg Agua adicional, cm³

56 6 3.4 2.6 5.068 4.901 127.44

56 8 3.4 4.6 5.027 4.862 223.64

56 10 3.4 6.6 5 4.836 319.15

56 12 3.4 8.6 5 4.836 415.86

56 14 3.4 10.6 5.022 4.857 514.83

Molde No. Volumen molde, m ³ Masa molde, kg

1 2118.28 6.013

2 2121.9 6.232

3 2154.5 6.296

4 2111.7 6.302

Masa molde+muestra húmeda compacta, kg Masa muestra húmeda compacta, kg

10.078 4.065

10.578 4.346

10.824 4.528

10.818 4.516

5 2119.1 6.288 w d 10.665 4.377

Observaciones: Laboratorista:

Revisó:

[27]

Ing. Gonzalo Pérez

328641157-INV-E-142-13.pdf

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