RELACIÓN DE PESO UNITARIOHUMEDAD EN LOS SUELOS. EQUIPO MODIFICADO I.N.V. E-142
1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL:
Determinar la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos, mediante el proctor modificado
1.2. OBJETIVOS ESPECIICOS:
Obten Obtener er la hume humeda dad d optim optima a con con la que que se debe debe comp compact actar ar el suelo.
Establecer el peso unitario del suelo, correspondiente correspondiente al contenido óptimo de humedad.
2. EQUIPOS Y MATERIALES
Molde cilíndrico
Martillo metálico
Balanza
Horno
Tamices
Agua
Suelo
Recipientes
Cucharas
Espátulas
3. PROCEDIMIENTO MUESTRA: Si la muestra de suelo está húmeda cuando se recibe del terreno, deberá secarse hasta que llegue a hacerse friable según se vea al introduci introducirr en ella una espátul espátula. a. El secamiento secamiento puede puede efectuarse efectuarse al aire o por medio de aparatos de secado de manera que la temperatura de la muestra muestra no sobrepase sobrepase de 60 °C (140 °F). Rómpase Rómpase entonce entonces s los terrones del material de una manera tal que se evite reducir el tamaño natural de las partículas individuales de la muestra.
Tamice Tamice una cantidad cantidad represen representati tativa va adecuad adecuada a de suelo suelo pulveri pulverizado zado sobre el tamiz N°4. N°4. Si lo hubiere, hubiere, descártese el material material grueso grueso retenido sobre dicho tamiz. 3.1. Escójase una muestra muestra representativa representativa con un un peso aproximado aproximado de 3 kg o más del suelo preparado. 3.2. Mézclese Mézclese perfectamen perfectamente te la muestra muestra respectiva respectiva escogida, escogida, con agua suficiente para humedecerla hasta aproximadamente 4 puntos de porcentaje por debajo del contenido óptimo de humedad. 3.3.
Prepárese un espécimen compactando el suelo humedecido en el molde de 102 mm (4”) de diámetro (con el collar ajustado) en cinco capa capas s apro aproxi xima mada dame ment nte e igua iguale les s y que que den den una una altu altura ra tota totall compacta compactada da alrededo alrededorr de 127 mm (5”). (5”).
Compácte Compáctese se cada capa capa
mediante 25 golpes uniformemente distribuidos con el martillo de caída libre de 457 mm (18”) por encima de la altura aproximada del suelo
compactado,
manu manual alme ment nte. e.
cuando
Dura Durant nte e
se
usa
un
la comp compac acta taci ción ón,,
martillo
operado
el mold molde e
deb deberá erá
perm perman anec ecer er firm firme e sobr sobre e un sopo soport rte e dens denso, o, unif unifor orme me,, rígi rígido do y estable.
Bases satisfactorias para colocar el molde durante la compactación del suelo pueden ser: un bloque de concreto, que pese no menos de 91 kg (200 lb), sostenido por una fundación relativamente estable como un piso sano de concreto, y en el caso de hacer el ensayo en el campo, superficies como los muros de alcantarillas de concreto, los puentes y los pavimentos.
Despu Después és de la compa compacta ctació ción, n, remu remuéva évase se el colla collarr de exten extensió sión, n, recórtese cuidadosamente el suelo excedente compactado en la parte superior superior del molde, usando la regla regla con borde borde recto. Pésese el molde y el suelo suelo húme húmedo do en kilog kilogra ramo mos s con con aprox aproxim imaci ación ón de 5 g. Para Para mold moldes es que que cump cumplan lan con con las tolera toleranci ncias as dada dadas s y cuyo cuyos s pesos pesos se hayan anotado en libras, multipliquese el peso del suelo compactado
en el molde, menos el peso del molde, por 30, y anótese el resultado como el peso unitari unitario o húmedo de suelo suelo compactad compactado. o.
Para moldes moldes
que cumplan con las tolerancias dadas y cuyos pesos se registren en kg, multípliquese multípliquese el peso del suelo compactado y del molde, menos el peso peso del del mold molde, e, por por 1059 1059.43 .43 y regíst regístres rese e el result resultado ado como como peso peso unitario húmedo húmedo de suelo compactado. compactado. Para moldes moldes usados fuera fuera de la tolerancia del 50% hágase el cálculo teniendo en cuenta el volumen calibrado del molde. 3.4.
Sáquese la muestra compactada del molde y córtese verticalmente a través través del centro de la misma. misma. Tómese Tómese una muestra muestra respecti respectiva va del material de una de las caras de corte: pésese inmediatamente inmediatamente y séquese en un horno a 110 ± 5°C (230 ± 9°F), por un tiempo mínimo de 12 horas o hasta peso constante, para determinar el contenid contenido o de agua.
La muestra muestra para humeda humedad d no deberá deberá pesar
menos de 100 g. 3.5.
Rómp Rómpas ase e comp comple leta tame ment nte e la porc porció ión n rest restan ante te de la mues muestr tra a moldeada hasta hasta cuando se considere a ojo que pasa por el tamiz No 4 y reúnase con la porción restante de la muestra que se esta ensayando. ensayando. Agréguese Agréguese agua en cantidad cantidad suficiente suficiente para aumentar aumentar la humedad del suelo en 1 ó 2 puntos de porcentaje y repítase el procedimiento procedimiento anterior anterior para cada cada incremento incremento de agua. agua. Continúese Continúese esta serie de determinaciones, hasta que haya disminución o no haya cambio en el peso húmedo del suelo compactado.
Este procedimiento se ha encontrado satisfactorio en la mayoría de los casos. Sin embargo embargo en algunos algunos casos, en los los cuales el suelo suelo es de carácter frágil y se reduce significativamente en su tamaño debido a la comp compac acta taci ción ón repe repeti tida da y en caso casos s en los los cual cuales es el suel suelo o está está constituido por un material arcilloso de textura grasosa, dentro del cual cual es difí difíci cill inco incorp rpor orar ar agua agua,, debe deberá rá empl emplea ears rse e una una mues muestr tra a dife difere rent nte e del del mism mismo o mate materi rial al para para cada cada punt punto o del del ensa ensayo yo de
compa compacta ctació ción. n.
En estos casos, casos, las las difer diferen entes tes muestra muestras s deber deberán án
mezclarse perfectamente con cantidades suficientes de agua para que la humedad de las mismas varié aproximadamente en 2 puntos de porcentaje.
Los Los punto puntos s de hume humeda dad d escog escogid idos os deberá deberán n encerr encerrar ar el valo valorr del conte conteni nido do óptim óptimo o de humed humedad ad,, propo proporci rcion onan ando do de esta esta maner manera a muestras que, cuando se compactan aumentan su peso hasta el peso unitario máximo máximo deseado y luego luego de alcanzado alcanzado este, disminuyen. disminuyen. Las mues muestr tras as de mezc mezcla las s de suel suelo o con con agua agua debe deberá rán n colo coloca cars rse e en recipientes cubiertos y deberá permitírseles que permanezcan por lo menos 12 horas antes de efectuar la determinación del ensayo de humedad-peso unitario.
Sin embargo, cuando sea necesario agregar o remover una cantidad predeter predetermina minada da de agua, agua, podrán podrán emplear emplearse se los siguient siguientes es tiempos tiempos mínimos
de
reposo
para
que
la
humedad
se
distribuya
uniformemente, de acuerdo con el tipo de suelo.
4. MARC MARCO O TEOR TEORIC ICO O Proctor Proctor Modificado Modificado:: Este Este ensa ensayo yo se empl emplea ea para para dete determ rmin inar ar la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados. Para esta prueba se usa el mismo cilindro proctor, pero el material se compacta en 5 capas con un martillo de 4.5 kg y cayendo de una altura de
46
cm proporcionando
25 golpes
por
capa,
el
trabajo
compacta compactació ción n se incremen incrementa ta de 60200 60200 kg-m/m kg-m/m 3 que correspo corresponde nde
de al
proctor normal a 257.500 kg-m/m 3. Pode Podemo mos s calc calcul ular ar la hume humeda dad d y el peso peso unit unitar ario io seco seco del del suel suelo o compactado para cada prueba así: w
=
A B
B x 100 ; C
−
−
Donde:
γ D =
γ T
x 100 100 w + 100 100
w = porcentaje de humedad en la muestra con base en el peso seco del suelo en el horno. A = Peso del recipiente y del suelo húmedo B = Peso del recipiente y del suelo seco C = Peso del recipiente γ
D
= Peso unitario seco, en kg/m 3 del suelo compactado.
γ T = peso unitario húmedo en kg/m 3 del suelo compactado 5.
TABULACIÓN DE DATOS, CÁLCULOS, RESULTADOS.
5.1. Humedad natural de la muestra = ω n = 2.7% Peso total de la muestra = W t = 3000gr Peso de la muestra seca = Ws=
A
W t
=
1+ ω n
3000gr 1+ 0.027 027
B
.13gr = 2921
C
(%) 6% 8% 10%
3.3 5.3
96.4ml 154.8
7.3
ml 213.2 ml
A = Humedad de compactación B = Incremento de la humedad natural a la humedad de compactación B=
A
− ωn
100
por ej. para A
=
6% ... B =
6 - 2.7 3.3% = = 0.03 100 100
C = Cantidad de agua que hay que agregar al suelo para llegar a la humedad de compactación. C = B x Ws 5.2. Después de compactar (1) ω
comp. teór.
(%) 6
(2) W muestra seca (g) 105,8
(3) W
muestra húmeda
(g) 110,5
(4) W agua (g) 4,7
(5) ω
comp. real
(%)
4,44
(6) γ
t
(g/cm3) 2,18
8 10
131,0 129,7
(7) ω
comp.teór.
(%)
(8) Wt + Wrec. (g)
140,0 140,0
9,0 10,3
(9)
(10)
(11)
Wrec. (g)
Wt (g)
V (cm3)
6,87 7,94
2,31 2,25
(12) γ
d
(g/cm3)
2028, 929,4 2,09 0 2148, 8 4100,5 1952 929,4 2,16 5 10 4045,0 1952 2093, 929,4 2,09 Las columnas de la tabla anterior se obtuvieron de la siguiente manera: 6
3980,0
1952
Columna (1): Corresponde a la humedad teórica de compactación. Colu Column mna a (2): (2): Corr Corres espo pond nde e al peso peso de la mues muestr tra a seca seca,, para para la determinación de la humedad real de compactación. Columna (3): Corresponde al peso de la muestra húmeda representativa luego luego de haber haber compac compactad tado o la prob probeta eta para para la deter determin minaci ación ón de la humedad real de compactación. Columna (4): Peso del agua contenida en la muestra húmeda, se calcula como: Col (4) = Col (3) – Col (2). Column Columna a (5): (5): Corres Correspo pond nde e a la hume humeda dad d de compa compacta ctació ción n real, real, se calcula como: Col (5) = Col (4)/Col (2). Columna (6): Peso unitario total, calculado como sigue: Col (6) = Col (10)/Col (11). Columna (10): Peso total de la muestra compactada, se calcula así: Col (10) = Col (8) – Col (9). Columna (12): Corresponde al peso unitario seco, se calcula como: Col (12) =
Col (6)
1+
Col (5)
100
La humedad de compactación óptima del suelo en estudio corresponde a 8.1 8.1 % segú según n ensa ensayo yos s real realiz izad ados os en el LIIC LIIC,, se calc calcul ula a aho ahora el
porcent porcentaje aje de error error del dato dato obtenid obtenido o mediant mediante e la práctica práctica tomando tomando como referencia este parámetro. % Error =
6.87− 8.1 8.1
× 100 100% = 15%
6. GRÁ GRÁFIC ICO. O. HUMEDAD VS. PESO UNITARIO SECO
2,17 2,16
) 3 2,15 m c / g 2,14 ( D
o 2,13 c e s o 2,12 i r a t i n 2,11 u o s e 2,10 P 2,09 2,08 4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
6,50
HUMEDAD
7,00
7,50
8,00
8,50
(%)
7. CONC CONCLU LUSI SIÓN ÓN El porcentaje de error obtenido es considerablemente alto, tal resultado se presu presume me pudo pudo haber haber sido sido por por las las condi condicio ciones nes de compa compacta ctació ción n inadecuadas y por la poca practicidad, eficiencia y experiencia en el mane manejo jo del del
equi equipo po..
Adem Ademá ás
las las
cond condic icio ione nes s
clim climát átic icas as tamb tambié ién n
influyeron en el ensayo, debido a que las medidas de los pesos no fue deter determin minad ada a con preci precisió sión n por por causa causa de los los excesi excesivos vos vient vientos os que que azotan azotan la ciudad por por esta época. Se obtuvo obtuvo pues, como resultad resultado o del ensayo que la humedad óptima de compactación es de 6.44% y para este valor le corresponde un peso unitario seco de 2.163 g/cm 3.
También se pudo observar que la realización del ensayo se torna algo complicada llegado el momento de compactar la muestra con el martillo, ya que el cilindro es algo estrecho y por tanto se incurría en el error de golpear el recipiente y por fuera de él.
INTRODUCCIÓN Actu Actual alme ment nte e exis existe ten n much muchos os méto método dos s para para repr reprod oduc ucir ir,, al meno menos s teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. Históricamente, el primer método, respecto a la técnica que se utiliza actualmente, actualmente, es el debido debido a R.R. Proctor y que es es conocido como como Pru Prueba eba Proc Procto torr está estánd ndar ar.. El más empl emplea eado do,, actu actual alme ment nte, e, es la denomin denominada ada prueba prueba Proctor Proctor modifica modificado do en el que que se apli aplica ca mayo mayorr energía de compactación que el estándar buscando estar más acorde con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo. Adicional al ensayo de proctor, se realiza sobre el material o tipo de suel suelo o a emp emplear lear en el dise diseño ño de un pavi pavime ment nto, o, una una prue prueba ba que que proporciona el valor de un patrón universal de diseño, se trata de la prueba de CBR, con la cual se obtiene la resistencia que opone un suelo a ser penetrado. Se ha adel adelan anta tado do la cara caract cter eriz izac ació ión n de los los mate materi rial ales es gran granul ular ares es constituyentes de una estructura de pavimento, adicional también se determinó el módulo de rotura, el cual es parámetro de diseño para pavim paviment entos os rígi rígido dos; s; no se podía podía dejar dejar de lado lado la reali realizac zació ión n de los los ensayos para caracterizar el asfalto y las mezclas asfálticas, para así tener una idea global de los distintos ensayos que deben adelantarse para obtener un buen diseño de pavimento.
