compactacion T-180

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I

21 de Junio de 2011

ENSAYO DE COMPACTACION T-180 1.- INTRODUCCION:

Como vimos en practicas pasadas, sabemos que un suelo esta formado por partíc partícula ulass de tamañ tamaño o y forma forma variad variada a y que entre entre estas estas existe existen n espaci espacios os intergranulares llamados vacíos, que se hallan llenos de aire, agua o ambos a la vez. Cuando una masa de suelo se encuentra en estado suelto ocupa mayor volu volume men, n, por por que que tien tiene e mayo mayorr númer úmero o de vací vacíos os.. En camb cambio io cuan cuando do comprimimos esta masa de tierra, se hace más compacta y observamos un decrecimiento de su volumen total, a causa de la disminución de volumen de vacíos. Esta operación de comprimir una masa de tierra se llama COMPACTACIÓN. Es decir que al compactar una masa de suelo se obtienen las siguientes ventajas:  Disminución de asentamientos futuros.  Incremento de la resistencia al corte.  Disminución de la permeabilidad.

2.- OBJETIVOS: •

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2.1.- OBJETIVO PRINCIPAL: El objet bjetiv ivo o gener enera al o princ incipa ipal de la prácti ácticca es que todo todoss los los prac practi tica cant ntes es y estu estudi dian ante tess pued puedan an cono conoce cerr todo todoss los los tipo tiposs de compactación que hay para cada tipo de suelo y los procedimientos necesarios y correctos para realizar los ensayos de compactación en el laboratorio laboratorio y además llegar a obtener los valores de la densidad máxima y el contenido de humedad optimo de la muestra del suelo con la que se este trabajando. 2.2.- OBJETIVOS SECUNDARIOS: Aprender a manipular y manejar el equipo de laboratorio empleado para la compactación. compactación. Conocer a detalle los diferentes tipos de compactación y que prueba se debe realizar a cada una de las muestras de suelos ya que para cada tipo de suelo se usa un procedimiento adecuado. Se debe conocer todo el procedimiento necesario para la realización de las pruebas de compactación como ser que tipo de prueba para cada suelo, como ejemplo para los suelos arcillosos se usa la compactación estándar o T–99 y para los suelos granulares como ser los aluviales y coluviales se usa la compactación Proctor modificada o T–180 . Determ Determina inarr la densi densidad dad máxima máxima del suelo suelo aplica aplicando ndo cierta cierta energí energía a mecá mecáni nica ca y lubr lubric ican ando do con con una una cant cantid idad ad de agua agua logr logram amos os una una reducción entre los vacios de un suelo y que esto produce un aumento de su peso volumétrico o específico que tiene un límite máximo y a esto lo llamamos densidad máxima. Determinar la humedad optima incrementando cierto contenido de agua a un suelo cuya humedad es baja y se le aplica cada vez la misma

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energ energía ía de compac compactac tación ión,, su peso peso volumé volumétri trico co va aument aumentand ando o y al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partículas y el mayor peso volumétrico seco para una determinada energía de compactación, compactación, se le denomina humedad óptima .

3.- ENFOQUE:

Se entiende por compactación la aplicación mecánica de cierta energía, o cantidad de trabajo por unidad de volumen, para lograr una reducción de los espacios entre las partículas sólidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus cara caract cter erís ísti tica cass mecá mecáni nica cass y que que esto esto prod produc uce e un aume aument nto o de su peso peso volumétrico o específico. específico. Si a un suelo cuya humedad es baja se le van dando ciertos incrementos a su contenido de agua y se le aplica cada vez la misma energía de compactación, su peso volumétrico va aumentando, propiciado por la acción lubricante del agua, hasta que llega un momento en el que el peso volumétrico del material seco, calculado a partir del peso volumétrico del material húmedo y de la humedad, alcanza un valor máximo. Al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partículas y el mayor peso volumétrico o especifico del material seco, para una determinada ener energí gía a de comp compac acta taci ción ón,, se le deno denomi mina na humed umedad ad ópti óptima ma y al peso peso volumétrico correspondiente correspondiente se le designa como densidad máxima. Las pruebas de compactación que generalmente se emplean son por impactos como son las pruebas de compactación estándar o AASHTO de tres capas y la comp compac acta taci ción ón Proc Procto torr modi modifi fica cada da AASH AASHTO TO de cinc cinco o capa capas. s. El suel suelo o se compacta por capas en el interior de un molde metálico variando de una prueba a otra el tamaño del molde y numero de capas.

IMPORTANCIA DE LA COMPACTACION: La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terr terrap aple lene ness para para cami camino noss y ferr ferroc ocar arri rile les, s, bord bordes es de defe defens nsas as,, muel muelle les, s, pavime pavimento ntos, s, etc. etc. alguna algunass veces veces se hace hace necesa necesario rio compac compactar tar el terren terreno o natural, como en el caso de cementaciones sobre arenas sueltas. BENEFICIOS DE LA COMPACTACION:  Aumenta la capacidad para soportar cargas  Impide el hundimiento del suelo ING. LAURA SOTO SALGADO

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Reduce el escurrimiento del agua Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo Impide los daños de las heladas

Los métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el mas ventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra. Equipos mas modernos para ensayos de compactación:

Martillos Proctor, 5,5 y 10 Lbs., moldes Proctor, estándar y modificados. Para la práctica de T-99 y de T-180

el

Sujetador de molde Marshall, montado sobre pedestal del compactador.

Compactador manual Marshall, incluyendo martillo de compactación, molde y sujetador.


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4.- FUNDAMENTO TEORICO:

Sabemos que el suelo esta formado por partículas pequeñas y en general de tamaño y formas variadas y que entre estas existen espacios íntergranulares llamados vacíos que se hallan llenos de aire agua o de ambos al mismo tiempo. Esta operación de comprimir o de apretujar una masa de tierra se llama compactación. Al compactar el suelo se obtienen las siguientes ventajas: Se establece un contacto mas firme entre partículas. • Las partículas de menor tamaño son forzadas a ocupar los vacíos • formados por las partículas de mayor dimensión. Cuando un suelo esta compactado aumenta su valor de soporte y se • hace mas estable. Como las partículas se hallan firmemente adheridas después de la • compactación la masa del suelo será más densa y su volumen de vacíos quedaran reducidos a un mínimo. Aumentar su densidad. • Se establece un contacto entre las partículas que componen nuestro • suelo. Las partículas de menor tamaño son forzadas a ocupar los vacíos • formados por las partículas de mayor tamaño. Cuando un suelo esta compactado aumenta su valor soporte y se hace • mas estable. Se disminuye la relación de vacíos. • Disminución de asentamientos futuros. • Incremento de resistencia al corte. •  Disminución de la permeabilidad. Por lo tanto la capacidad absorbente de agua de un suelo quedara grandemente reducida por efecto de la compactación de los suelos es el proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia y esfuerzos de deformación de los mismos. A fin que el material alcance al compactarse la mayor densidad posible en obra deberá tener una humedad adecuada en el momento de la incorporación de la compactación. Esta humedad previamente determinada en el laboratorio se llama humedad óptima y la máxima densidad se conoce como densidad máxima.

COMPACTACIÓN DE SUELOS: Se entiende por compactación de suelos, el mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. Se distinguen la consolidación de los suelos en que, como se vio, en este último proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la acción natural de sobre cargas impuestas que provocan expulsión de agua por un proceso de difusión ambos procesos involucran disminución de volumen, por lo tanto en el fondo son equivalentes. La importancia de la compactación de suelos es tener en el suelo un aumento de resistencia y una disminución de capacidad de deformación que se obtiene ING. LAURA SOTO SALGADO

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al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumente su peso especifico seco, disminuyendo sus vacíos por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, borde de defensa, muelles, pavimentos, etc. algunas veces se hace necesario compactar el terreno natural, como en el caso de cementaciones sobre arenas sueltas. Los métodos usados para la compactación de los suelos dependen del tipo de materiales con los que se trabaja en cada caso, con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena se compacta eficientemente por métodos vibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estático resulta más ventajoso. En la práctica estas características se reflejan en los equipos disponibles para el trabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos. En las últimas épocas los equipos de campo han tenido desarrollo y hoy existen en gran variedad. La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno. De entre todos los factores que influyen en la compactación obtenida en un caso dado, podría decirse que dos son los más importantes, el contenido de agua en el suelo, antes de iniciarse el procedimiento de compactación y la energía especifica empleada en dicho proceso. El establecimiento, de una prueba simple de compactación en el laboratorio cumple, principalmente dos finalidades, por un lado disponer de muestra de suelo compactadas teóricamente con las condiciones de campo, a fin de investigar sus propiedades mecánicas para conseguir datos firmes de proyectos, por otro lado es necesario poder controlar el trabajo de campo, con vistas de tener la seguridad de que el equipo usado está trabajando efectivamente en las condiciones previas en el proyecto. El objetivo principal de la compactación es obtener un suelo da tal manera estructurado que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuando a través de toda la vida útil de la obra. Las propiedades requeridas pueden variar en los ensayos, pero la resistencia, la compresibilidad y una adecuada relación esfuerzo - deformación figuran entre aquellas cuyo mejoramiento se busca siempre; es menos frecuente, aunque a veces no menos importante, que también se compacte para obtener unas características idóneas de permeabilidad y flexibilidad. Finalmente, suele favorecerse mucho la permanencia de la estructura térrea ante la acción de los agentes erosivos como consecuencia de un proceso de compactación. De la simple enumeración de los objetos de la compactación destaca un hecho importante, que debe hacer prever al ingeniero muchas de las dificultades y complejidades que después efectivamente encontrara en estas técnicas. En primer lugar la compactación, en segundo lugar, es evidente que muchos de esos objetivos serán contradictorios en muchos problemas concretos, en el sentido en que las acciones que se aprenda para cumplir con uno pudieran perjudicar a algún otro. Por ejemplo, en términos generales puede ser cierto con frecuencia que una compactación intensa produce un material muy resistente, pero sin duda muy susceptible al agrietamiento; en este aspecto el


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número de ejemplos contrastes que pudieran ocurrirse es prácticamente ilimitado. Estas posibles contradicciones se complican y amplían aun más si se toma en cuenta que los suelos compactados han de tener una vida dilatada y que es compromiso obvio que conserven sus propiedades en toda esa vida; bajo la acción del agua, de las cargas soportadas, etc. VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO DE COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS: Como es natural, un suelo se puede compactar de varias maneras, y en cada caso se obtendrá un resultado diferente; por otra parte, una misma forma de compactación dará resultadas distintos si se aplica a diversos suelos; por último, si una misma forma de compactación dará resultados distintos si se aplica a diversos suelos; por último, si una misma forma de compactación se aplica a un suelo determinado, podrán lograrse resultados muy diferentes si de un caso a otro se varían ciertas condiciones de las prevalecientes en dicho suelo. Las afirmaciones anteriores justifican la conclusión, obvia para quien quiera que tenga cualquier grado de familiaridad con estos problemas, de que los resultados de un proceso de compactación dependen de varios factores, unos que atañen al tipo de suelo, otros relativos al método de compactación que se emplee y por último, varios más que se refieren a determinadas circunstancias que en ese momento pudieran prevalecer en el suelo con que se trabaja. Estos factores suelen denominarse las” VARIABLES “que rigen el proceso de compactación. Las principales que estas se reseñan a continuación.

1.- NATURALEZA DEL SUELO: Es claro que la clase de suelo con que se trabaja influye de manera decisiva en el proceso de compactación; de hecho a lo largo de ese capitulo habrán de diferenciarse las técnicas que se empleen y los resultados que se obtengan precisamente con base en el tipo de suelo. Prevalece aún la distinción usual entre suelos finos y gruesos y suelos arcillosos y friccionasteis pero en el análisis de los procesos de compactación es muy común que tal distinción se detalle bastante más, tipificando los suelos de acuerdo con las normas establecidas. 2.- EL MÉTODO DE LA COMPACTACIÓN: En el laboratorio resulta bastante fácil clasificar los métodos de compactación en uso de tres tipos bien diferentes: La compactación por impactos, por amasado y por aplicación de cargas estáticas. A reserva de detallar algo más estos métodos, baste por el momento la afirmación de que siempre producen resultadas muy diferentes tanto en la estructura que adquiere el suelo como, en consecuencia, en las propiedades del material que se compacta. Además, ya se comienza a utilizar algunos dispositivos de laboratorio para compactar por vibración, sí bien su uso esta menos extendido que el de los otros tres métodos. Esta compactación se la deberá realizarse mediante equipos especiales como ser: 


Aplanadoras U.A.J.M .S

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Rodillos metálicos. Rodillo pata de cabra. Vibra compactadores

Resulta bastante más fácil diferenciar de un modo analógico los métodos de compactación de campo. Es común describir éstos con base en el equipo mecánico que se emplee en el proceso, y así se habla de la compactación con rodillo liso, con rodillo neumático, con equipo vibratorio, etc. Se supone que los métodos de laboratorio reproducen las condiciones del proceso de campo, pero en muchos casos no es fácil establecer una correspondencia clara entre el tren de trabajo de campo y las pruebas de laboratorio, en el sentido de contar con que estas últimas reproduzcan en forma suficientemente representativa todas las condiciones del suelo compactado en el campo.

3.- LA ENERGÍA ESPECÍFICA: Se entiende por energía específica de compactación la que se entrega al suelo por unidad de volumen, durante el proceso mecánico de que se trate. Es muy fácil evaluar la energía específica en una prueba de laboratorio en que se compacte al suelo por impactos dados por un pisón; de hecho, resulta claro que para tal caso queda por la expresión: Ee = Nn * Wh / V Donde: Ee = Energía de compactación especifica N = Número de golpes del pisón compactador por cada una de las capas en que se acomoda el suelo en el molde de compactación. N = Número de capas que se disponen hasta llenar el molde. W = Peso del pisón compactador. h = Altura de caída del pisón al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactación igual al volumen total del suelo compactado. En las pruebas de laboratorio en que se compacta el suelo con la aplicación de presión estática, en principio la energía específica se puede evaluar de manera análoga en términos del tamaño del molde, el número de capas en que se dispone el suelo, la presión que se aplique cada capa y el tiempo de aplicación. Sin embargo, en este caso la evaluación no resulta ya tan sencilla y la energía específica se ve afectada por la deformabilidad del suelo y por el tiempo de aplicación de la presión. En el caso de las pruebas en que se realiza la compactación por amasado es aún más compleja la evaluación de la energía especifica, pues cada capa del suelo dentro del molde se compacta mediante un cierto número de aplicaciones de carga con un pisón que produce presiones que varían gradualmente desde cero hasta un valor máximo, y luego se invierte el proceso en la descarga. La energía de compactación no se puede cuantificar de un modo sencillo, pero puede hacerse variar a voluntad si se introducen cambios


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en la presión de apisonado, en el número de capas, en el número de aplicaciones del pisón por capa, en el área del pisón o en el tamaño del molde. El concepto de energía específica conserva su pleno valor fundamental cuando se relaciona con procedimientos de compactación de campo. En el caso del uso de rodillos depende principalmente de la presión y el área del compactado entre el rodillo y el suelo, del espesor de la capa que se compacte y del número de pasadas del equipo. Tampoco es sencillo evaluar la energía de la compactación en términos absolutos en el caso dado, pero si se varían los factores mencionas es posible hacerle cambiar, con lo que se obtienen términos de comparación entre dos trenes de trabajo diferentes.

4.- EL CONTENIDO DE AGUA DEL SUELO: Ya en los primeros estudios de Proctor se puso de manifiesto que el contenido de agua del suelo que se compacta es otra variable fundamental del proceso. Proctor observado que con contenidos crecientes de aguas, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos para el material compactado, si se usa la misma energía de compactación; pero observo que también esta tendencia no se mantenía indefinidamente, ya que cuando la humedad pasa de cierto valor, disminuyen los pesos específicos secos logrados. Es decir Proctor puso de manifiesto que para un suelo dado y usado determinado procedimiento de compactación, llamado el óptimo, que produce el máximo peso volumétrico seco que es dable obtener ese procedimiento de compactación. Con relación a un proceso de compactación de campo, dicho contenido de agua es el óptimo para el equipo y la energía correspondientes. Lo anterior puede explicarse en términos generales si se toma en cuenta que en los suelos arcillosos, a bajos contenidos de agua esta se encuentra en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo, las cuales tienden a formar grumos difícilmente desintegrables, que dificultan la compactación. El aumento en contenido de agua disminuye la tensión capilar por lo tanto el aglutinamiento de sus grumos lo que hace que aumente la eficiencia de la energía de compactación en pero si el contenido de agua es tal que ay exceso de agua, el grado de casi llenar los vacíos del suelo se impiden una buena compactación puesto que el agua no puede desplazarse instantáneamente y resulta del efecto mecánico que se este aplicando esto es mas cierto en los suelos mas finos.

5.- SENTIDO EN EL QUE SE RECORRA LA ESCALA DE HUMEDADES EN LA COMPACTACIÓN: Este aspecto afecta sobre todo a las pruebas de compactación que se realizan en el laboratorio en las que común presentan resultados con bases en gráficas (peso volumétrico seco Vs humedad). Estas curvas son diferentes si las pruebas se efectúan a partir de un suelo relativamente seco al que se va agregando agua o si se parte de un suelo húmedo que se va secando según avanza la prueba. Las investigaciones experimentales que en el primer caso se obtienen pesos específicos secos mayores que en el segundo para un mismo suelos y para los mismos contenidos de agua. Este efecto parece ser ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


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particularmente notable en los suelos finos plásticos con contenido de agua al óptimo la explicación del fenómeno podría ser que cuando el suelo esta seco y se agrega el agua este tiende a quedar en la periferia de los grumos con propensión a penetrar en ellos solo después de algún tiempo; por otra parte cuando el agua se evapora al irse secando un suelo húmedo la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna se tiene entonces condiciones diferentes en los grumos del suelo con mismo contenido de humedad en el primer caso, en que se agrego agua, en comparación con el segundo caso en que la evaporación hace que los meniscos se desarrollen mas por lo tanto en el primer caso será menor la ligazón entre los grumos y la misma energía de compactación será mas eficiente en compactar el suelo que en el segundo caso. Naturalmente que en los razonamientos anteriores se ven influidos por el tiempo que se deje pasar entre la incorporación de agua y el momento en que se aplique la energía de compactación, pues si el lapso es largo se permite la incorporación uniforme del agua los grumos del suelo con la consecuencia disminución de su humedad superficial y el aumento de las presiones capilares. El contenido de sales también influye así como la naturaleza de la arcilla.

6.- CONTENIDO DEL AGUA ORIGINAL DEL SUELO: Se refiere al contenido al contenido natural del agua que el suelo. Poseía antas de añadirle o quitarle humedad para compactarlo, en busca del contenido optimo o cualquier con que se hubiese decidido realizar la compactación. 7.- LA TEMPERATURA: La temperatura ejerce un importante efecto en los procesos de compactación de campo, en primer lugar por efectos de evaporación del agua incorporada al suelo o de condensación de la humedad ambiente del mismo. Al compactar un suelo se tienen las siguientes ventajas:

Métodos para determinar la humedad óptima y densidad máxima: Existen los métodos dinámicos y los métodos estáticos: Entre los métodos dinámicos tenemos: 1. 2.

Método AASSTHO Standart T-99 Método AASSTHO Standart modificado T-180

Entre los métodos estáticos podemos mencionar:

1. Método de California MÉTODO ASSTHO STANDART T-99 El martillo empleado en este método pesa alrededor de 5.5 libras y la altura de caída es de 12 pulgadas (45 centímetros). En este ensayo se colocan tres capas de igual espesor aproximadamente. En este ensayo se usa el cilindro de 4 pulgadas en el cual se compactara cada capa haciendo caer 25 veces el martillo sobre cada capa. El material utilizado en esta práctica es el suelo que pasa por el tamiz Nº 4. ING. LAURA SOTO SALGADO U.A.J.M .S


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MÉTODO ASSTHO STANDART MODIFICADO T–180 El martillo empleado en este método pesa alrededor de 10 libras y la altura de caída es de 18 pulgadas (45.72 centímetros). En este ensayo se colocan cinco capas de igual espesor aproximadamente. En este ensayo se usa el cilindro de 6 pulgadas en el cual se compactara cada capa haciendo caer 56 veces el martillo sobre cada capa. La compactación de suelos constituye un capitulo importante y se halla íntimamente relacionado con la pavimentación de carreteras, vías urbanas y pistas de aterrizaje. La falta de adecuada compactación es causa de muchas fallas en los pavimentos y en las diferentes obras civiles que necesiten compactación. CURVA DE COMPACTACIÓN: Las pruebas de compactación del laboratorio a principio solo con base en la original desarrollada por Proctor y después con base en una serie de pruebas variantes mas o menos cercanas a las primeras que se desarrollaron por afán de ir desarrollando mayor acercamiento a los procesos de campo que paralelamente se ampliaron con toda una serie de equipos nuevos producidos por la tecnología sea cual fuere el procedimiento de compactación que se siga. El peso volumétrico seco correspondiente al máximo valor absoluto recibe el nombre de peso volumétrico seco máximo, la humedad con la que tal máximo se consigue se denomina humedad optima y representa el contenido de agua con el cual el contenido de agua con el cual el procedimiento de compactación que se este usando. Estas curvas se grafican en ejes coordenados, humedad vs densidad, las curvas son diferentes unas de otras de acuerdo al tipo de suelo que pertenezcan. En estas curvas se puede determinar la humedad óptima y la densidad máxima.

5.- METODOLOGIA:

5.1.- MATERIALES:

MOLDE PROCTOR MODIFICADO - ASTM D-698 – AASHTO T-180 El molde de compactación modificado consiste en un molde cilíndrico de acero con tratamiento antioxidante de 152,4mm. de diámetro y 116,4 de altura con una capacidad de 2,124cm 3. Se provee completo con base y collar. PISON DE COMPACTACION MODIFICADO - ASTM D698 - AASHTO T-180 Este martillo de compactación tiene una caída libre de 457mm. y un peso de 4,540kg. deslizándolo dentro de una camisa guía todo el conjunto con tratamiento antioxidante.


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BALANZA: Es un dispositivo mecánico el cual nos ayuda a determinar el peso o la mas (debido a la relación que existe entre ambas magnitudes) de un objeto o una sustancia.

HORNO: Es un aparato cerrado o recinto donde se produce calor por la alta temperatura que alberga. Para este ensayo precisamos hacer secar las muestras en el horno a una temperatura de 110 ºC.

PROBETA: La probeta o cilindro graduable es un instrumento volumétrico que permite medir volúmenes superiores y mas rápidamente que las pipetas aunque con menor precisión. Puede estar constituido de vidrio (el más usado) o de plástico.

PIPETA: Es un instrumento volumétrico que permite medir alícuotas de liquido con bastante precisión, suele ser de vidrio, esta formado por un tubo transparente que termina en una de sus puntas en forma cónica y tiene una graduación indicando el volumen.

ESPATULA: Para realizar el corte del suelo ya compactado. Obteniendo una muestra central.


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REGLA METALICA: No la utilizamos para medir, su función fue para lograr enrasar y sacar el suelo excedente, dejando una superficie bien plana. CUARTEADORES: El empleado es de material metálico, lo cual le da la firmeza y dureza para resistir el peso de la muestra en nuestro caso SUELO COLUVIAL. Este instrumento sirve para dividir o partir el suelo en partes iguales (cuarteo). TARAS: Utilizamos cinco taras para secar la muestra central obtenida de la compactación realizada en el laboratorio.

S: Tamiz Nº 4.

TAMICE

5.2.- PROCEDIMIENTO:

PREPARACION DE LA MUESTRA: La muestra utilizada en esta practica fue Suelo Coluvial, y esta se encontraba en forma de terrones de tamaños grandes, se tubo que desmenuzar y moler esta muestra hasta obtener partículas muy finas, la cantidad aproximada que se molió fue de 7,40 Kg. Realizamos cinco ensayos para obtener cinco puntos con los cuales posteriormente se utilizaran para dibujar la curva de compactación. SE PROCEDIÓ DE LA SIGUIENTE MANERA:  Primeramente se cuarteo los 7,40 Kg. de la muestra (Suelo Coluvial) a utilizar en la practica en el cuarteador mecánico extrayendo las piedras grandes.



Luego procedimos a ejecutar el tamizado de la muestra (Suelo Coluvial) hasta obtener aproximadamente 7,40 kilos que pasaban el tamiz N 4.


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Se pesa el molde cilíndrico de 6” y altura 5” en una balanza. Colocado el molde cilíndrico en su base menos su anillo superior, se prepara la muestra y se coloca aproximadamente 7 Kg. en una fuente de aluminio lo suficientemente cómoda como para poder humedecer con facilidad la muestra (Suelo Coluvial). 









Con el molde en mano procedimos a dividirlo en cinco partes iguales marcándolas con marcador para de esta manera podernos guiar, ya que debemos realizar 5 capas y 56 golpes por cada capa. Para nuestro primer ensayo trabajamos con la humedad natural de la muestra, luego una vez calculados los porcentajes requeridos de humedad mediante formulas, los cuales son medidos en una probeta de 1000 ml. se procede a incrementar las cantidades de agua a la muestra (Suelo Coluvial), mezclando y homogeneizando hasta obtener la humedad uniforme en toda la muestra. Preparada la muestra, se procedió a aplicar con una cuchara una cierta cantidad de muestra al molde cilíndrico debidamente colocado en una superficie horizontal . Con el martillo de 10 lb y 18” de caída libre compactamos la primera capa, utilizando 56 golpes los que se fueron haciendo de manera uniforme en toda la muestra y cuidando que el aparato se encuentre siempre vertical.


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

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De la misma manera se fueron colocando las 4 capas restantes de la muestra (Suelo Coluvial) cuidando de que la 5ª capa sobrepase inclusive 1 cm. del nivel del molde cilíndrico. Se procede a aflojar el tornillo superior del molde con un alicate y con la regla metálica se lo enrasa lo más horizontal posible, teniendo en cuenta de no desperdiciar la muestra, luego del enrazado se limpia bien el molde y se lo pesa el molde mas la muestra (Suelo Coluvial) y mas su base en una balanza.

Luego se volca la parte inferior del molde y se lo coloca sobre el collarín y con el martillo T-180 se empieza a dar golpes para que la muestra compactada se libere del molde, con la ayuda de una espátula se descarta los bordes de la muestra compactada y se extrae la parte central de la muestra compactada y se la coloca en una tara pequeña para su respectivo pesaje y previamente se lo dejara en el horno durante 24 hrs. a una temperatura de 110 ºC para así poder obtener el contenido de humedad real de la muestra compactada. Luego pasadas las 24 hrs. se saca la muestra del horno para su respectivo pesaje. Finalmente para los siguientes 4 ensayos se seguirá el mismo procedimiento descrito anteriormente, hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condición más seca a la condición más húmeda. Se dejaran las 5 taras pequeñas con las muestras en el horno para determinar luego el contenido de humedad de cada ensayo. Con todos los datos debidamente tabulados se procederán a realizar los cálculos correspondientes.

6.- DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS DE LA PRACTICA: DATOS INICIALES: Muestra: Suelo Coluvial Procedencia: El Temporal (Zona San Luis) Proctor: T-180 


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Calculo del Volumen: Diámetro: R = 6” = 15,24 cm = 0,1524 m Altura: H =11,60 cm = 0.116 m V = π *H*R²/ 4 V = 2116,01 cm 3 = 2,11601x10 -3 m³

DATOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD HUMEDA: ENSAYO Nº DE GOLPES Nº DE CAPAS Psh+molde (gr) Pmolde (gr) Psh (gr)

1

2

3

4

5

56

56

56

56

56

5

5

5

5

5

9080

9520

9575

9445

9355

4695

4695

4695

4695

4695

4385

4825

4880

4750

4660

DATOS PARA CALCULAR LA HUMEDAD: TARA Nº

1

2

3

4

5

32,8

14

13,8

32,5

14,1

Peso tara + muestra. hum.

109,15

56,87

82,41

100,36

75,59

Peso tara + muestra. seca

107,6

54,62

78,04

94,92

69,30

Peso de la tara (gr)

 

CALCULOS DE LA PRACTICA:

Volumen de agua:


%W2 - %W1 U.A.J.M .S


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Ww = --------------------------- * Wm 100 Donde: Ww= Peso del agua. W1=2,45 % W2= 6, 8, 10, 14,…. % Wm= 7000 gr. (2,45) Ww1 = --------------------------- * 7000 = 171,50 ml. 100 (6 – 2,45) Ww2 = --------------------------- * 7000 = 248,50 ml. 100 (8 – 2,45) Ww3 = --------------------------- * 7000 = 388,50 ml. 100 (10 – 2,45) Ww4 = --------------------------- * 7000 = 528,50 ml. 100 (14 – 2,45) Ww5 = --------------------------- * 7350 = 848,93 ml. 100  

PARA LA DENSIDAD HUMEDA:

Peso del Suelo Húmedo:

Wsh=( Wsh + molde) - Wmolde

Wsh1= (9080 gr.) – 4695 gr.= 4385 gr. Wsh2= (9520 gr.) – 4695 gr.= 4825 gr. Wsh3= (9575 gr.) – 4695 gr.= 4880 gr. Wsh4= (9445 gr.) – 4695 gr.= 4750 gr. Wsh5= (9355 gr.) – 4695 gr.= 4660 gr. 

Densidad del Suelo Húmedo:

∫sh= Wsh / Vm

∫sh1= 4385 gr. / 2116,01 cm3 = 2,072 gr. / cm 3 ∫sh2= 4825 gr. / 2116,01 cm3 = 2,280 gr. / cm 3 ∫sh3= 4880 gr. / 2116,01 cm3 = 2,306 gr. / cm 3 ∫sh4= 4750 gr. / 2116,01 cm3 = 2,245 gr. / cm 3 ∫sh5= 4660 gr. / 2116,01 cm3 = 2,202 gr. / cm 3

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PARA LA HUMEDAD:


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21 de Junio de 2011

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I 

Peso del Agua:

WA= Wsh - Wss

Donde: WA= Peso del agua. Wsh= Peso del suelo húmedo. Wss= Peso del suelo seco. WA1= 109,15 gr. – 107,6 gr.=1,55 gr. WA2= 56,87 gr. – 54,62 gr.= 2,25 gr. WA3= 82,41 gr. – 78,04 gr.= 4,37 gr. WA4=100,36 gr. – 94,92 gr.= 5,44 gr. WA5= 75,59 gr. – 69,30 gr.= 6,29 gr. 

Peso del Suelo Seco:

Wss= Wsh – WA – Wcap.

Wss1= 109,15 gr. – 1,55 gr. – 32,80 gr.= 74,80 gr. Wss2= 56,87 gr. – 2,25 gr. – 14,00 gr.= 40,62 gr. Wss3= 82,41 gr. – 4,37 gr. – 13,80 gr.= 64,24 gr. Wss4= 100,36 gr. – 5,44 gr. – 32,50 gr.= 62,42 gr. Wss5= 75,59 gr. – 6,29 gr. – 14,10 gr.= 55,20 gr. 

Contenido de Humedad:

% W= (WA / Ws) × 100

% W1= (1,55 gr. / 74,80 gr.) × 100 = 2,07 % % W2= (2,25 gr. / 40,62 gr.) × 100 = 5,54 % % W3= (4,37 gr. / 64,24 gr.) × 100 = 6,80 % % W4= (5,44 gr. / 62,42 gr.) × 100 = 8,72 % % W5= (6,29 gr. / 55,20 gr.) × 100 =11,39 % 

Corrección de la Densidad Seca: Dss

Dsh =

* 100

100 + w%

Donde: Dss = Densidad del Suelo Seco. Dsh = Densidad del Suelo Húmedo. W% = Contenido en porcentaje de humedad.

Energía de Compactación: Ee = Nn * Wh / V Donde: Ee = Energía de compactación especifica N = Número de golpes del pisón compactador por cada una de las capas en que se acomoda el suelo en el molde de compactación. n = Número de capas que se disponen hasta llenar el molde. W = Peso del pisón compactador. h = Altura de caída del pisón al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactación igual al volumen total del suelo compactado. 


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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I Kg.cm/cm

3

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Ee = (56 * 5* 4,536 Kg.* 45,72 cm) / 2116,01 cm³ = 27,44

RESULTADOS DE LA PRACTICA:

Volumen de Agua (ml)



2

3

4

5

171,50

248,50

388,50

528,50

848,93

RESULTADOS PARA LA DENSIDAD HUMEDA:

Ensayo Nº de capas Nº de golpes Peso del molde Peso molde + suelo húm. Peso de suelo húmedo Volumen de la muestra (cm 3) Densidad suelo húm.(gr/cm 3)



1

1

2

3

4

5

5 56 4695 9080 4385

5 56 4695 9520 4825

5 56 4695 9575 4880

5 56 4695 9445 4750

5 56 4695 9355 4660

2116,01 2,072

2116,01 2,280

2116,01 2,306

2116,01 2,245

2116,01 2,202

RESULTADOS PARA LA HUMEDAD:

Nº de tara Peso de la tara Peso tara + muestra húm. Peso tara + muestra seca Peso del agua Peso de la muestra seca Contenido de Humedad (%) Densidad suelo seco(gr/cm 3)

1

2

3

4

5

32,80 109,15 107,60 1,55 74,80

14,00 56,87 54,62 2,25 40,62

13,80 82,41 78,04 4,37 64,24

32,50 100,36 94,92 5,44 62,42

14,10 75,59 69,30 6,29 55,20

2,072

5,539

6,803

8,715

11,395

2,030

2,161

2,159

2,065

1,977


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Densidad del Suelo Seco (gr/cm3)

Humedad Óptima (%)

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Energía de Compactación

27,44 Kg./cm2

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: CONCLUSIONES: Como primera conclusión tenemos que mediante la compactación T-180 se logran valores de densidad óptima mayores que T-99, esto debido a la diferencia de energía de compactación al mayor número de golpes y a la diferencia de capas de compactación. No debemos olvidar que las características del material obtenido en el campo puedan ser muy diferentes en estructura a las obtenidas en el laboratorio. Un terreno compactado a humedad optima y densidad máxima presenta una estabilidad apreciable aun en estado de saturación lo que no sucede en otros casos. Con esta práctica pudimos determinar y sobre todo verificar que existe un cierto porcentaje de humedad en el cual la densidad es máxima y esto es una particularidad para cada terreno. Se obtiene una buena compactación del suelo, debido indiscutiblemente a la propiedad explicada en el párrafo anterior. Se llega a la conclusión de que los errores que se pueden cometer durante la realización de esta practica pueden ser los siguientes: El mezclado incompleto del suelo con el agua o la incompleta destrucción de grumos en el suelo. El no repetir uniformemente los golpes del pisón sobre la superficie de la muestra. En que las muestras tomadas para la determinación del contenido de humedad no sean representativas del material compactado. El no determinar el número suficiente de puntos para definir la curva de compactación. Si se varía la humedad de una muestra y se representa gráficamente la variación del peso específico del suelo seco, en función del porcentaje de humedad se obtiene una curva de punto máximo llamado punto crítico, a este punto le corresponde en las abscisas una humedad óptima y en las ordenadas le corresponde un peso específico o densidad máxima, y se explica cuando la humedad es elevada, el agua absorbe una parte importante de la energía de compactación sin ningún provecho, ocupando además, el lugar de los granos sólidos. Al contrario cuando la humedad es reducida el agua desempeña una función lubricante no despreciable, la densidad seca aumenta con el incremento de la humedad. En síntesis diremos que esta práctica es de fundamental importancia para analizar la calidad de un suelo para ser usado en la construcción de vías y que nos será de mucha ayuda en nuestra vida profesional.  •

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RECOMENDACIONES: Si uno de los puntos de la grafica de la curva de densidad se encuentra fuera de sus limites, este debe ser rechazado y no debe ser tomado en cuenta. De ahí la importancia de hacer un ensayo con diferentes cantidades de humedad. Se recomienda que los golpes que se dan con el apisonador o martillo sean dados en forma vertical, constante y procurando abarcar toda la superficie de compactado. La compactación se debe hacer en forma uniforme en todas las direcciones del molde para evitar que en el interior de la muestra queden espacios vacíos o también espacios en los cuales no se haya compactado de buena manera. Al enrazar debemos hacerlo cuidadosamente evitando que al enrazar el molde en su parte superior queden terrones o huecos si es que quedaran estos huecos se los deben rellenar con muestra antes de pesar ya que sino esto alteraría el peso real de la muestra. Se recomienda también que el proctor en el momento del pesado esté bien limpio. La humedad que se le proporciona a la muestra debe ser lo mas exacta posible para evitar errores. Se recomienda usar una muestra de suelo que esté bien tamizada y bien cuarteada para poder realizar una mejor comparación entre las humedades y los pesos específicos. Para obtener la densidad máxima y la humedad optima se debe aplicar una regresión a fin de obtener la ecuación a la cual se adecua porque bien sabemos que obedece a una parábola de 2º grado que mediante la ecuación podemos obtener con mayor precisión los resultados. Se recomienda esencialmente que el alumno lea la guía de laboratorio antes de iniciar la practica, ya que sin previo estudio sobre el experimento se cometerá errores en la realización de la práctica, los cuales harán variar los resultados. 

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7.- BIBLIOGRAFIA: 

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MECANICA DE SUELOS TOMO I “ING. EULALIO JUAREZ BADILLO” Tema XIV: Compactación de suelos Pág. 575 – 611 INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) WIKIPEDIA


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Tema: Compactación de Suelos INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) Fundamentos de la Compactación Práctica Nº 5 “UNAM” INTERNET (BUSCADOR GOOGLE) Manual de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos II “ING. ABRAHAM POLANCO RODRÍGUEZ”

ENSAYO DE COMPACTACION T-180 ING. LAURA SOTO SALGADO

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CONTENIDO DEL INFORME

1.- INTRODUCCION: 2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO PRINCIPAL: 2.2.- OBJETIVOS SECUNDARIOS:

3.- ENFOQUE: 4.- FUNDAMENTO TEORICO: 5.- METODOLOGIA: 5.1.- MATERIALES: 5.2.- PROCEDIMIENTO:

6.- DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS DE LA PRÁCTICA: 6.1.- DATOS INICIALES: 6.2.- CALCULOS DE LA PRÁCTICA: 6.3.- RESULTADOS DE LA PRÁCTICA:

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: 7.2.- CONCLUSIONES: 7.3.- RECOMENDACIONES:

8.- BIBLIOGRAFIA:


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compactacion T-180

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