ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DISEÑO DE PAVIMENTOS
TEMA: “ENSAYO DE GRANULOMETRÍA, LIMITES DE ATTERBERG, PROCTOR Y CBR”
Integrantes:
1
INDICE GR A NUL OM ETR ÍA ________________________________________________________ 8 1.
INTRO DUC CIÓN CIÓN ______________________________________________________ 9
2.
TEMA ________________________________________________________________ 9
GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”. __________________________________________________________ 9
3.
4.
___________________________________________________________ 9 OBJETIVOS ___________________________________________________________
3.1.
General: ________________________________________________________________ 9
3.2.
Específicos: _____________________________________________________________ 9
FUNDA MEN TO TEÓRICO TEÓRICO _____________________________________________ 10
4.1.
Granulometría __________________________________________________________ 10
4.2.
Método de determinación granulométrico. __________________________________ 10
4.3.
Ensayo de tamizado. ____________________________________________________ 10
4.4.
Porcentaje acumulado retenido en un tamiz. ________________________________ 10
4.5.
Porcentaje acumulado que pasa por un tamiz. ______________________________ 11
4.6.
Módulo de finura ________________________________________________________ 11
4.7.
Muestreo y reducción de la muestra. ______________________________________ 11
4.8. Árido fino ______________________________________________________________ 11 4.9. Árido grueso ___________________________________________________________ 11
5.
4.10.
Muestreo de árido grueso ______________________________________________ 11
4.11.
Secado ______________________________________________________________ 12
4.12.
Masa Seca ___________________________________________________________ 12
EQUIPOS Y MATERIAL ES ____________________________________________ 12
5.1.
EQUIPOS______________________________________________________________ 12
5.1.1. Balanza ____________________________________________________________________ 12 5.1.2. Horno ______________________________________________________________________ 13 5.1.3. Recipientes para la muestra __________________________________________________ 13 5.1.4. Tamices ____________________________________________________________________ 13 5.1.4.1. Serie de agregados gruesos ______________________________________________ 14 5.1.4.2. Serie de agregados finos _________________________________________________ 14 5.1.5. Agitador de tamices mecánico ________________________________________________ 14 5.1.6. Cuchara metálica ____________________________________________________________ 15 5.1.7. Bandeja metálica ____________________________________________________________ 15 5.1.8. Carretilla. ___________________________________________________________________ 15 2
INDICE GR A NUL OM ETR ÍA ________________________________________________________ 8 1.
INTRO DUC CIÓN CIÓN ______________________________________________________ 9
2.
TEMA ________________________________________________________________ 9
GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”. __________________________________________________________ 9
3.
4.
___________________________________________________________ 9 OBJETIVOS ___________________________________________________________
3.1.
General: ________________________________________________________________ 9
3.2.
Específicos: _____________________________________________________________ 9
FUNDA MEN TO TEÓRICO TEÓRICO _____________________________________________ 10
4.1.
Granulometría __________________________________________________________ 10
4.2.
Método de determinación granulométrico. __________________________________ 10
4.3.
Ensayo de tamizado. ____________________________________________________ 10
4.4.
Porcentaje acumulado retenido en un tamiz. ________________________________ 10
4.5.
Porcentaje acumulado que pasa por un tamiz. ______________________________ 11
4.6.
Módulo de finura ________________________________________________________ 11
4.7.
Muestreo y reducción de la muestra. ______________________________________ 11
4.8. Árido fino ______________________________________________________________ 11 4.9. Árido grueso ___________________________________________________________ 11
5.
4.10.
Muestreo de árido grueso ______________________________________________ 11
4.11.
Secado ______________________________________________________________ 12
4.12.
Masa Seca ___________________________________________________________ 12
EQUIPOS Y MATERIAL ES ____________________________________________ 12
5.1.
EQUIPOS______________________________________________________________ 12
5.1.1. Balanza ____________________________________________________________________ 12 5.1.2. Horno ______________________________________________________________________ 13 5.1.3. Recipientes para la muestra __________________________________________________ 13 5.1.4. Tamices ____________________________________________________________________ 13 5.1.4.1. Serie de agregados gruesos ______________________________________________ 14 5.1.4.2. Serie de agregados finos _________________________________________________ 14 5.1.5. Agitador de tamices mecánico ________________________________________________ 14 5.1.6. Cuchara metálica ____________________________________________________________ 15 5.1.7. Bandeja metálica ____________________________________________________________ 15 5.1.8. Carretilla. ___________________________________________________________________ 15 2
5.1.9. 5.1.10.
5.2.
MATERIALES __________________________________________________________ 16
5.2.1.
6.
Pala cuadrada. ______________________________________________________________ 15 Brocha de 2”. _______________________________________________________________ 16 AGREGADOS FINO DE LA SUBRASANTE. SUBRASANTE. ____________________________________ 16
PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO REAL IZADO IZADO __________________________ 16
6.1. 7.
PROCEDIMIENTO PARA ÁRIDOS GRUESOS. ____________________________ 16
TAB ULA CIÓN DE RE SULTADO S ______________________________________ 17
7.1.
AGREGADO DE LA SUBRASANTE ______________________________________ 17
7.2.
GRÁFICA DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO FINO DE LA
SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO” ___________________________________ 18
8.
CONCLUSIONES _____________________________________________________ 18
9.
RECOMENDACIONES. ________________________________________________ 19
10.
A PÉNDIC PÉNDIC E. ________________________________________________________ 19
10.1.
Datos para calcular la granulometría de la subrasante. _________________ 19
11.
B IBL IOG RA FÍA _____________________________________________________ 22
12.
ANEXOS. __________________________________________________________ 23
GRANUL OMETRÍA D E A GREGADO FINO FINO DE LA SUBRA SANTE _____________ 23 L ÍMITES D E A TTENB ERG ________________________________________________ 27 1.
INTRO DUC CIÓN: CIÓN: _____________________________________________________ 28
2.
TEMA: _______________________________________________________________ 29
3.
OBJETIVOS: _________________________________________________________ 29
4.
3.1.
General _______________________________________________________________ 29
3.2.
Objetivos específicos __________________________________________________ 29
FUNDA MEN TO TEÓRICO: TEÓRICO: ____________________________________________ 29
4.1.
ARTHUR CASAGRANDE (1902-1981) ____________________________________ 29
4.2.
LIMITES DE ATTERBERG: ATTERBERG: ______________________________________________ 30
4.2.1. 4.2.2. 4.2.3.
El límite líquido: _____________________________________________________________ 31 El Límite Plástico: ____________________________________________________________ 32 El Índice Plástico: ____________________________________________________________ 32
4.3.
MUESTREO: ___________________________________________________________ 33
4.4.
SECADO: _____________________________________________________________ 33
4.5.
EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS UTILIZ ADOS PARA LA PRÁCTICA: ____________ 33
4.5.1.
Balanza: ____________________________________________________________________ 33 3
4.5.2. 4.5.3. 4.5.4. 4.5.5. 4.5.6. 4.5.7. 4.5.8. 4.5.9.
5.
Fuente de calor: _____________________________________________________________ 33 Maquina de Casagrande: _____________________________________________________ 33 Acanalador: _________________________________________________________________ 34 Espátula: ___________________________________________________________________ 34 Tazón de porcelana: _________________________________________________________ 34 Molde de contenido de humedad (tara): ________________________________________ 34 Tamiz Nº40: _________________________________________________________________ 34 Probeta de Vidrio: ___________________________________________________________ 34
_______________________________ 34 _______________________________ EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEA DOS:
5.1 Equipo: __________________________________________________________________ 34 5.2. Materiales: ______________________________________________________________ 36 6.
PROCEDIMIENTO ____________________________________________________ 37
6.1.
______________________ 37 Procedimiento para determinación de límite liquido: ______________________
6.2.
Procedimiento para determinación de límite Plástico: ____________________ 38
TAB ULA CIÓN DE RE SULTADO S: _____________________________________ 39
7.
7.1.
Determinación del límite líquido Árido Capa Subrasante: _________________ 39
7.2.
Determinación del límite Plástico Árido Capa Subrasante: ________________ 40
7.3.
Determinación del Índice de Plasticidad del Árido Capa Subrasante: ______ 41
8.
GRAFICAS: __________________________________________________________ 41
9.
CONCLUSIONES: ____________________________________________________ 41
10.
RECOMENDACIONES: ______________________________________________ 42
11.
APENDICE: ________________________________________________________ 42
11.1.
Calculo de Límite Líquido: ____________________________________________ 42
11.2.
Calculo de Límite Plástico: ___________________________________________ 42
11.3.
Calculo de Límite Plástico: ___________________________________________ 43
12.
BIBLIOGRAFIA: ____________________________________________________ 43
13.
ANEXOS. __________________________________________________________ 43
DETERMINACIÓN DE LOS LIMITES DE ATTERBERG ÁRIDO CAPA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”. _________________________________________________ 43 ENSAYO DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO. _____________________________________ 43 ENSAYO DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO. ____________________________________ 46
ENSAYO DE PROCTOR __________________________________________________ 47 1.
INTRO DUC CIÓN: CIÓN: _____________________________________________________ 48
2.
TEMA: _______________________________________________________________ 48 4
ENSAYO DE PROCTOR: DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAXIMA Y HUMEDAD ÓPTIMA _____________________________________________________________________ 48 3.
4.
OBJETIVOS: _________________________________________________________ 49
3.1
OBJETIVO GENERAL __________________________________________________ 49
3.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS _____________________________________________ 49
FUNDA MEN TO TEÓRICO: ____________________________________________ 49
4.1
PROCTOR. ____________________________________________________________ 49
4.1.1 4.1.2 4.1.3
1.1
HUMEDAD ÓPTIMA _________________________________________________________ 50 CONTENIDO DE HUMEDAD. _________________________________________________ 50 DENSIDAD MÁXIMA _________________________________________________________ 51
ENSAYO PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698, AASHTO T99-01 ___________ 52
1.1.1 METODOS _________________________________________________________________ 1.1.1.1 Método A _________________________________________________________________ 1.1.1.2 Método B _________________________________________________________________ 1.1.1.3 Método C _________________________________________________________________ 1.1.1.4 Método D _________________________________________________________________
1.2
EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS PARA LA PRÁCTICA. ____________ 53
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.2.10
2.
52 52 52 52 53
BALANZA __________________________________________________________________ FUENTE DE CALOR _________________________________________________________ TAMICES ___________________________________________________________________ MOLDES ___________________________________________________________________ ESPATULA DE ACERO ______________________________________________________ PALA O CUCHARÓN _______________________________________________________ PISÓN DE METAL ___________________________________________________________ BANDEJA METALICA ________________________________________________________ PROBETAS GRADUADAS. ___________________________________________________
53 53 53 53 53 53 54 54 54
_______________________________ 54 EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEA DOS:
2.1
Equipo: _______________________________________________________________ 54
2.2
Materiales: ____________________________________________________________ 55
3.
PROCEDIMIENTO ____________________________________________________ 56
4.
TAB ULA CIÓN DE RE SULTADO S: _____________________________________ 57
4.1
DETERMINACIÓN DEL % DE HUMEDAD. ________________________________ 58
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4
4.2
58 58 59 59
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD. ____________________________________ 59
4.2.1
5.
Porcentaje de humedad al 3 % ________________________________________________ Porcentaje de humedad al 6 % ________________________________________________ Porcentaje de humedad al 9 % ________________________________________________ Porcentaje de humedad al 12 % _______________________________________________
CUADRO DE TABULACION DE DENSIDAD Y HUMEDAD. ______________________ 60
GRÁFICA ____________________________________________________________ 61 5
5.1
GRÁFICA DENSIDAD VS HUMEDAD ____________________________________ 61
6.
CONCLUSIONES _____________________________________________________ 61
7.
RECOMENDACIONES ________________________________________________ 62
8.
APENDICE: __________________________________________________________ 62
8.1
CÁLCULOS TÍPICOS ___________________________________________________ 62
8.1.1 8.1.2
9.
DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD. _________________________ 62 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD _________________________________________ 66
BIBLIOGRAFIA: ______________________________________________________ 68
ANEXOS. ________________________________________________________________ 69 1.
INTRO DUC CIÓN _____________________________________________________ 72
2.
TEMA: _______________________________________________________________ 72
ENSAYO DE CBR (ENSAYO DE REL ACIÓN DE SOPORTE DE CAL IFORNIA __ 72 3.
OBJETIVOS: _________________________________________________________ 72
3.1.
General _______________________________________________________________ 72
3.2.
Específicos____________________________________________________________ 72
4.
FUNDA MEN TO TEÓRICO. _____________________________________________ 73
5.
EQUIPOS Y MATERIAL ES UTILIZADOS PARA LA PRÁCTICA. __________ 74
6.
5.1.
Prensa de carga _______________________________________________________ 74
5.2.
Pistón de penetración __________________________________________________ 74
5.3.
Moldes normalizados de 6” de diámetro, con collar. ______________________ 74
5.4.
Placa base ____________________________________________________________ 74
5.5.
Disco espaciador ______________________________________________________ 75
5.6.
Pistón metálico ________________________________________________________ 75
5.7.
Deformimetros _________________________________________________________ 75
5.8.
Pesa anular ___________________________________________________________ 75
5.9.
Pesa ranura da ________________________________________________________ 75
5.10.
Tamiz # 3/4 __________________________________________________________ 75
5.11.
Balanzas ____________________________________________________________ 75
5.12.
Horno _______________________________________________________________ 75
5.13.
Materiales diversos __________________________________________________ 75
EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEA DOS. _______________________________ 76 6
TAB ULA CIÓN DE LO S RESULTA DOS OB TENIDOS _____________________ 79
8.
8.1.
Graficas _______________________________________________________________ 81
8.1.
GRAFICA DE PRESIÓN VS PENETRACIÓN ______________________________________ 81
8.2.
GRAFICA DE DENSIDAD VS CBR _____________________________________________ 82
9.
RECOMENDACIONES: ________________________________________________ 83
10.
APENDICE _________________________________________________________ 84
10.1.
CALCULOS TIPO ________________________________________________________ 84
10.2. CALCULO DE CANTIDAD DE AGUA A AUMENTAR: ______________________________________ 84 10.2.1. CALCULO DE LA DENSIDAD HUMEDA: _____________________________________________ 84 10.2.2. CALCULO DEL CBR: ____________________________________________________________ 85 10.2.3. CALCULO DE LA DENSIDAD SECA: ________________________________________________ 85
11.
BIBLIOGRAFIA: ____________________________________________________ 86
12.
ANEXOS. __________________________________________________________ 87
7
GRANULOMETRÍA
8
1. INTRODUCCIÓN El siguiente ensayo tendrá como objetivo realizar el análisis granulométrico del agregado fino de la subrasante, siguiendo las respectivas indicaciones que nos proporciona las NORMAS TÉCNICAS ECUATORINAS INEN 696, 154 Y 872. ya que permite establecer prácticas seguras, fiables; si nos regimos a lo que indica las normas ya antes mencionadas. La granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregado por una serie de tamices ordenados. Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas, se toma la cantidad suficiente para árido fino (3000g) y árido grueso (5000g). Luego, se coloca la muestra de cada agregado en la tamizadora por ocho minutos, este proceso se lo debe realizar mínimo dos veces para poder obtener datos más veraces. Utilizando los valores obtenidos y mediantes las formulas de este método de ensayos ya establecidos y tabulamos los datos de cada uno de los diversos agregados En este ensayo determinamos también el porcentaje retenido acumulado y el porcentaje que pasa por los distintos tamices de la serie empleada para agregados finos o también como de gruesos, del análisis granulométrico lo que se obtiene son las curvas granulométricas para saber si el agregado tienen una buena distribución de tamaños ( bien graduado). Para estudiantes de ingeniería civil es de vital importancia llevar a cabo la ejecución de los diferentes ensayos, ya que estos nos proporcionan una resistencia y durabilidad favorables en estructuras.
2. TEMA GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”.
3. OBJETIVOS 3.1. General: Determinar la distribución granulométrica de las partículas del árido fino de la subrasante.
3.2. Específicos: Determinar los porcentajes de agregados que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo y con estos datos construir su curva granulométrica. 9
Aprender el manejo de los tamices o mallas de graduación que se utilizan para llevar a cabo el ensayo de granulometría. Conocer el modulo de finura del Agregados. Tamizar el agregado de la subrasante con el tamiz N° 40, para obtener la muestra y poder realizar el ensayo de los límites de attenberg.
4. FUNDAMENTO TEÓRICO 4.1. Granulometría Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.
4.2. Método de determinación granulométrico. El método de determinación granulométrico más sencillo es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintos anchos que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices.
4.3. Ensayo de tamizado. Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la columna de tamices se somete a vibración y movimientos rotatorios intensos en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se retiran los tamices, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que inicialmente se colocó en la columna de tamices (Conservación de la Masa).
4.4. Porcentaje acumulado retenido en un tamiz. Porcentaje en masa de todas las partículas (granos) de mayor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la suma del porcentaje parcial retenido en ese tamiz más todos los porcentajes parciales retenidos en los tamices de mayor abertura. 10
4.5. Porcentaje acumulado que pasa por un tamiz. Porcentaje en masa de todas las partículas (granos) de menor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la diferencia entre el 100% y el porcentaje acumulado retenido en ese tamiz.
4.6. Módulo de finura Centésima parte de la suma de los porcentajes acumulados retenidos en los tamices de la serie preferida.
4.7. Muestreo y reducción de la muestra. Esta Normas establece los métodos para la reducción de las muestras de agregados obtenidas en el campo, de acuerdo a la norma INEN 695; hasta la reducción de la muestra a tamaño de ensayo de acuerdo a la norma INEN 2556.
4.8. Árido fino El tamaño de la muestra para el ensayo, luego de secarla, debe ser como mínimo 300 gramos.
4.9. Árido grueso El tamaño de la muestra para el ensayo de árido grueso debe cumplir con lo señalado en la tabla
Tamaño máximo nominal aberturas cuadradas (mm) 9,5 12,5 19,0 25,0 37,5 50,0 63,0 75,0 90,0 100,0 125,0
4.10.
Masa mínima Muestra de ensayo (kg) 1 2 5 10 15 20 35 60 100 150 300
Muestreo de árido grueso
El tamaño de la muestra requerida para árido con un tamaño nominal máximo de 50 mm o mayor, debe ser tal que se evite la reducción de la muestra y se ensaye como 11
una unidad, excepto si se utilizan grandes separadores mecánicos y agitadores de tamices. Como una opción, cuando dicho equipo no está disponible, en lugar de combinar y mezclar incrementos de la muestra y luego reducir la muestra aproximadamente igual tal que la masa total ensayada cumpla con los requisitos.
4.11.
Secado
Es el procedimiento en el cual la muestra es llevada a un horno de secado para ser sometida a altas temperaturas de 110°C 5°C, mínimo 24 horas o hasta obtener masa constante, por ende nuestra muestra queda totalmente libre del contenido de humedad.
4.12.
Masa Seca
El agregado es considerado seco cuando se ha mantenido a una temperatura de (110°C±5 °C) durante el tiempo necesario para lograr masa constante. Así mismo, el material es considerado seco cuando la diferencia entre dos pesadas sucesivas es igual o menor que 0,1 % de la masa de material.
5. EQUIPOS Y MATERIALES 5.1. EQUIPOS 5.1.1.
Balanza Las balanzas utilizadas en el ensayo del árido fino y grueso deben tener una legibilidad y exactitud como la que se indica a continuación: Para árido fino, debe ser legible hasta 0,1 g y tener una precisión de 0,1 g o del 0,1% de la carga de ensayo, el que sea mayor, en cualquier punto, dentro del rango de uso. Para árido grueso o mezclas de áridos fino y grueso, debe ser legible y tener una precisión de 0,5 g o 0,1% de la carga de ensayo, el que sea mayor, en cualquier punto dentro del rango de uso.
12
5.1.2.
Horno
De tamaño suficiente, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ºC ± 5 ºC
5.1.3.
Recipientes para la muestra
Debe ser un recipiente de material que no le afecte el calor, de volumen suficiente para contener la muestra sin peligro de derrame y con una forma tal que la profundidad de la muestra no exceda en un quinto la dimensión lateral menor.
5.1.4.
Tamices
Las mallas de alambre para tamices de ensayo estarán constituidas por alambres tejidos para formar aberturas nominales cuadradas. Las placas perforadas para tamices de ensayo serán placas metálicas con agujeros cuadrados o circulares dispuestos en manera regular.
13
5.1.4.1.
Serie de agregados gruesos INEN Abertura indicada 37,5 mm 26, 5 mm 19,0 mm 12, 7mm 9,5 mm 4,75 mm 2,36 mm
5.1.4.2.
Designación 1 1/2 pulgada 1 pulgada 3/4 pulgada 1/2 pulgada 3/8 pulgada N° 4 N° 8
Serie de agregados finos INEN Abertura indicada 9,5 mm 4,75 mm 2,36 mm 1,18 um 600 um 300 um 150 um
5.1.5.
ASTM
ASTM Designación 3/8 pulgada N° 4 N° 8 N ° 16 N ° 30 N ° 50 N ° 100
Agitador de tamices mecánico
Un dispositivo de tamizado mecánico, si se utiliza, debe crear un movimiento en los tamices que produzca que las partículas reboten y caigan, u otro tipo de movimiento que presente diferente orientación a la superficie de tamizado. La acción de tamizado debe ser tal que se cumpla el criterio para un tamizado adecuado.
14
5.1.6.
Cuchara metálica
5.1.7.
Bandeja metálica
5.1.8.
Carretilla.
5.1.9.
Pala cuadrada.
15
5.1.10.
Brocha de 2”.
5.2. MATERIALES 5.2.1.
AGREGADOS FINO DE LA SUBRASANTE.
6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO REALIZADO 6.1. PROCEDIMIENTO PARA ÁRIDOS GRUESOS. 6.1.1.- Se realizo el muestreo correspondiente de acuerdo a la norma NTE INEN 695, mediante una zanja para tomar una muestra representativa del árido grueso. 6.1.2.- Realizamos el cuarteo manual para reducir la muestra a tamaño de ensayo aproximadamente a 5000 gr. 6.1.3.- Colocamos la muestra en la bandeja y secamos en el horno a una temperatura controlada de 110 ºC ± 5 °C, por lo mínimo 24 h o hasta conseguir una masa constante, esto se lo realiza para que los poros estén libres de humedad y determinar la masa de la muestra en estado seco más la bandeja. 6.1.4.- Seleccionamos los tamices necesarios y adecuados para el agregado grueso a ensayarse, limpiamos cada tamiz con cuidado de tal manera que se elimine toda la suciedad. 6.1.5.- Ordenamos los tamices en forma decreciente según el tamaño de su abertura, de arriba a abajo y después colocamos en la tamizadora. 6.1.6.- Ponemos la muestra en el tamiz superior despacio de tal manera que no se derrame el material, dejamos que se agite por un período suficiente de 16
8 minutos, de tal forma que cumpla con el criterio de conformidad o de tamizado. 6.1.7.- Terminado el tiempo de sacudidas, el material que quedo en el primer tamiz colocamos en una bandeja para determinar su masa, este paso se lo realizo para cada tamiz, que al final debe dar la masa total del agregado que se coloco inicialmente. Este procedimiento se lo realizo dos veces para obtener un promedio de masa retenida.
7. TABULACIÓN DE RESULTADOS 7.1. AGREGADO DE LA SUBRASANTE UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA CIVIL GR A NUL OM ETR ÍA
ENSAYO Bustos Karen , Chamorro Tatiana, Pimentel Marbyn, Ortega REALIZADO POR: Freddy
Provincia de Chimborazo,, Cantón Riobamba - Vía a Guano-
UB ICA CIÓN: “Hacienda San Antonio” TIPO DE ENSA YO: Granulometría FECHA DE MUESTREO: 25/04/2012 FECHA DE ENSAYO: 26/04/2012
Masa recipiente 0,62 Masa inicial 5000,00 Retenido parcial + Recipiente Tamices A (g) 1° 2° 3/ 4" 648,00 647,00 3/8 " 787,00 778,00 No. 4 792,00 781,00 No. 10 880,00 866,00 No. 40 1496,00 1502,00 No. 100 2436,00 2823,00 No. 200 2095,00 1752,00 BANDEJA 808,00 800,00 TOTAL
Kg g Retenido parcial Promedio Promedio % B= A- M + Retenido Acumulado Retenido Recipiente Parcial (g) Acumulado (g) (g) 1° 2° 28,00 27,00 27,50 27,50 0,55 167,00 158,00 162,50 190,00 3,81 172,00 161,00 166,50 356,50 7,15 260,00 246,00 253,00 609,50 12,23 876,00 882,00 879,00 1488,50 29,86 1816,00 2203,00 2009,50 3498,00 70,16 1475,00 1132,00 1303,50 4801,50 96,31 188,00 180,00 184,00 4985,50 100,00 4982,00 4989,00 4985,50
% Pasa 99,45 96,19 92,85 87,77 70,14 29,84 3,69 0,00
Límites especificados SERIE FINOS INFERIOR SUPERIOR 100 95 100 80 100 50 85 25 60 5 30 0 10
MÓDULO DE FINURA = 2.2 17
7.2.
GRÁFICA DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA DEL AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”
110 100 90 80
LÍMITE SUPERIOR 70 A S A P E U Q %
GRADUACIÓN
60 L.S 50
GRAD
40
L.I
LÍMITE INFERIR
30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
TAMICES
8. CONCLUSIONES Par poder determinar la densidad y absorción que contiene las muestras de los áridos es necesario someterle al calor, con la ayuda de un horno a una temperatura controlada de 110°C, por lo mínimo 24 horas o hasta obtener masa constante. Este método de ensayo se utiliza principalmente para determinar la graduación de materiales con el propósito de utilizarlos como áridos para hormigón Cuando se trate de elaborar muestras para ser ensayados en el laboratorio estas deben ser representativas, y debemos de trabajar con las normas para que en base a estas tener un grado de seguridad. Se ha llegado a la conclusión que el agregado es fino, además está mal graduado
18
9. RECOMENDACIONES. Al momento de coger la muestra en el campo es recomendable que la muestra sea lo más representativa. Para llevar a cabo el ensayo de granulometría es recomendable que la muestra este totalmente seca, para que el agregado no se pegue en los tamices. Se recomienda realizar por lo menos dos veces el proceso de tamizado para poder obtener los datos necesarios y poder realizar una media entre los datos obtenidos, y de esta manera alcanzar valores más confiables de nuestro ensayo. De igual manera es recomendable realizar la grafica granulométrica, ya que en la misma podemos observar si el agregado es bien graduado o mal graduado.
10. 10.1.
APÉNDICE. Datos para calcular la granulometría de la subrasante.
CÁLCULOS TÍPICOS GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE # HACIENDA SAN ANTONIO”
TAMICES 3/8" N°4 N°8 N°16 N°30 N°50 N°100
NOMENCLATURA B= A= M= P= PA= RA= %P=
RETENIDO PARCIAL RETENIDO PARCIAL + RECIPIENTE MASA RECIPIENTE PROMEDIO RETENIDO PARCIAL PROMEDIO ACUMULADO % RETENIDO ACUMULADO % QUE PASA
RETENIDO PARCIAL: B=A-M
1era Lectura B= 485 - 485 = 0 g 19
B= 494 - 485 = 9 g B= 537 - 485 = 52 g B= 538 - 485 = 53 g B= 526 - 485 = 41 g B= 522 - 485 = 37 g B= 519 - 485 = 34 g B= 557 - 485 = 72g g
2da Lectura B= 485 - 485 = 0 g B= 495 - 485 = 10 g B= 536 - 485 = 51 g B= 538 - 485 = 53 g B= 526 - 485 = 41 g B= 521 - 485 = 36 g B= 519 - 485 = 34 g B= 559 - 485 = 74 g
PROMEDIO RETENIDO PARCIAL:
20
PROMEDIO RETENIDO:
PA= 0 PA= 9,5 + 0= 9,5 g PA= 9,5 + 51,5= 61 g PA= 61 +53 = 114 g PA= 114 + 41= 155 g PA= 155 + 36, 5= 191, 5 g PA= 191, 5 + 34= 225, 5g PA= 225, 5 + 73= 298, 5 g
% RETENIDO ACUMULADO:
21
% PASA: %P= 100 –PA %P= 100 – 0= 100 %P= 100 – 3.18= 100 %P= 100 – 20.44= 100 %P= 100 – 38.19= 100 %P= 100 – 51.93= 100 %P= 100 – 64.15= 100 %P= 100 – 75.54= 100 %P= 100 –1000= 100
MÓDULO DE FINURA:
11.
BIBLIOGRAFÍA NORMA TECNICA ECUATORIANA # 696. Análisis granulométrico en los áridos finos y gruesos, pág. 1- 12. NORMA TECNICA ECUATORIANA # 154. Tamices de ensayos, pág. 16. NORMA TECNICA ECUATORIANA # 872Requisitos de áridos para hormigón, pág. 1- 19.
22
12.
ANEXOS. GRANULOMETRÍA DE AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE
Muestreo y reducción:
Realizando el agujero (calicata) en la subrasante, para obtener la muestra.
Trasportando la muestra hasta el lugar de ensayo (laboratorio)
Colocando la muestra en el recipiente (bandeja metálica).
Colocando el agregado (muestra) en un lugar plano y limpio.
23
Formando un cono con el agregado fino (muestra).
Aplanando el cono formado con la pala
Dividiendo en cuatro partes al agregado fino
Eliminando dos diagonales (realizar este procedimiento n veces necesarias para obtener la muestra representativa)
Medimos la masa agregado (muestra) + recipiente.
del
24
Secado: Ingresando la muestra al horno por 24 horas hasta obtener una masa constante
Retirado de la muestra del horno.
Pesamos la muestra en estado seco.
Tamizado
Ubicar los tamices en la tamizadora en orden ascendente.
Colocamos el árido en la tamizadora
25
Tapamos y esperamos el tiempo ya establecido para logra un buen tamizado.
Extraemos el material de cada tamiz y lo colocamos en una bandeja metálica.
Colocamos el material del tamiz en la bandeja metálica este proceso se lo realiza con cada uno de los tamices.
Pesamos el material en una balanza digital y la suma debe ser igual al total de la muestra inicial.
26
LÍMITES DE ATTENBERG
27
1. INTRODUCCIÓN: En presente ensayo de laboratorio, realizaremos una práctica que tiene como finalidad, determinar los límites de Atterberg, lo cuales nos permiten conocer o identificar de forma sencilla algunas de las propiedades de los suelos, siguiendo los lineamientos y procesos ya establecidos por la Sociedad Americana para ensayos de materiales (ASTM D 4318-00 y AASHTO T 89-02), ya que permite establecer prácticas seguras y fiables; si nos regimos a lo que indica las normas ya antes mencionadas. Para efectos de esta norma, se desarrolla agregando agua (humedad) al suelo y amasándolo; después se coloca esta mezcla en la cuchara normalizada (Casagrande); se realiza un surco con un acanalador normalizado, que divide dicho suelo en dos mitades, se cierra a lo largo de su fondo en una distancia de 13 mm, tras haber dejado caer 25 veces la mencionada cuchara desde una altura de 10 mm sobre una base también normalizada, con una velocidad de 2 golpes por segundo. Cuando el contenido de agua es muy elevado, en realidad se tiene una suspensión muy concentrada, sin resistencia estática al esfuerzo cortante; al perder agua va aumentando esa resistencia hasta alcanzar un estado plástico en que el material es fácilmente moldeable; si el secado continua, el suelo llega a adquirir las características de un sólido pudiendo resistir esfuerzos de compresión y tensión considerable. Existen fronteras de los cuatro estados en que pueden presentarse los materiales granulares muy finos mediante la fijación de los límites siguientes: Líquido (L.L), Plástico (L.P.), y de contracción (L.C.) y mediante ellos se puede dar una idea del tipo de suelo en estudio. El límite líquido es la frontera entre el estado líquido y el plástico; el límite plástico es la frontera entre el estado plástico y el semisolido y el límite de contracción separa el estado semi-sólido del sólido. A estos límites se les llama límites de consistencia. Para estudiantes de ingeniería civil es de vital importancia llevar a cabo la ejecución de los diferentes ensayos, ya que estos nos proporcionan una resistencia y durabilidad favorables en estructuras.
28
2. TEMA:
LIMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG DEL AGREGADO FINO DE LA SUBRASANTE “Hacienda San Antonio”
3. OBJETIVOS: 3.1.
General
Determinar los limites de Atterberg de la capa subrasante “Hacienda San Antonio”.
3.2.
Objetivos específicos
Aprender a determinar el límite liquido de la capa subrasante “Hacienda San Antonio”.
Conocer cuál es el límite plástico de la capa subrasante “Hacienda San Antonio”.
Determinar el índice plástico de la capa subrasante “Hacienda San Antonio”.
Trabajar según lo indiquen las especificaciones en las normas (ASTM D 4318-00 y AASHTO T 89-02).
4. FUNDAMENTO TEÓRICO: 4.1.
ARTHUR CASAGRANDE (1902-1981)
Nacido en Austria, emigró a Estados Unidos en 1926, convirtiéndose pronto en la mano derecha de Terzaghi, en cuya cátedra de sucedió. 29
Puede decirse que él fue quien convirtió la Mecánica del Suelo en una verdadera ciencia, diseñando los programas de la asignatura para la universidad de Harvard, que básicamente siguen aplicándose hoy y han sido imitados en todas las universidades del mundo. Casagrande creó grandes porciones de la ciencia con su clasificación de los suelos, y sus teorías sobre el esfuerzo cortante o el drenaje a través de suelos permeables, así como la creación de diversos aparatos de laboratorio, como el de la determinación de los límites de Atterberg. Fue Rankine Lecturer por la Asociación de Ingenieros civiles del Reino Unido, y recibió el primer premio Terzaghi de la ASCE.
Aparato para la determinación de los límites de Atterberg
4.2.
LIMITES DE ATTERBERG:
Las pruebas de Atterberg tienen por objeto determinar la plasticidad de la porción de material que pasa la malla No. 40 y que forma parte de un suelo. La plasticidad es una propiedad de las arcillas que les permite cambiar su forma, sin agrietarse, cuando se les sujeta a una presión, reteniendo su nueva forma cuando desaparece el esfuerzo aplicado. El término "arcilla" se aplica a las partículas que tienen un diámetro menor de 0.005 mm. y que presentan la propiedad de ser plásticas, cuando se encuentran con cierto grado de humedad. La plasticidad se considera que se debe a la presencia de una película gelatinosa que rodea a los granos de arcilla. En algunos casos, este material gelatinoso pierde su poder de adquirir agua, cuando ha sido secado totalmente; de aquí la necesidad de hacer las pruebas de Atterberg en materiales que han secado sólo parcialmente, para tomar del cuarteo la porción de muestra con que se van a verificar dichas pruebas. Es necesario también dejar el material con cierta humedad, un tiempo no menor de 24 horas, a fin de permitir que ponga de manifiesto su plasticidad.
30
La porción de un suelo que pasa por la malla No. 40 presenta una consistencia plástica para una humedad comprendida entre 2 límites, el límite plástico y el límite líquido a su amplitud es medida por el índice plástico. Consideramos los siguientes aspectos con relación a las pruebas que se verifican para determinar los límites de consistencia o límites de Atterberg y pruebas complementarias: a) En relación con los conceptos que figuran en este apartado, éstos se definen como:
4.2.1. El límite líquido:
Es el contenido de agua, expresado en porcentaje respecto al peso del suelo seco, que delimita la transición entre el estado líquido y plástico de un suelo remoldeado o amasado. Se define como el contenido de agua necesario para que la ranura de un suelo ubicado en el equipo de Casagrande, se cierre después de haberlo dejado caer 25 veces desde una altura de 10 mm. También puede definirse como el menor contenido de humedad de un suelo que puede fluir por vibración. El límite líquido como fue definido por Atterberg ha estado sujeto a distintas variaciones en su determinación. Fue Terzaghi, quien le sugirió a Casagrande en 1927, que diseñara un dispositivo mecánico que pudiera eliminar en lo posible los errores del operador en la determinación del mismo. Casagrande desarrolló un dispositivo normalizado como se muestra en la Figura y descrito por la norma ASTM D 423 excepto por el acanalador utilizado. El límite líquido se estableció como el contenido de agua de un suelo cuando para 25 golpes ejercidos por la caída de la taza (a razón de 2 golpes por segundo) desde la altura de 1 cm., dos secciones determinadas de suelo separadas por una ranura normalizada de 2 mm de espesor en su parte inferior y 11 mm en su parte superior y una altura de 8 mm, cerraran en una distancia de ½ pulgada a lo largo de la parte inferior de la ranura. 31
La fuerza resistente a la deformación puede considerarse como la resistencia al corte de un suelo. La resistencia al corte de todos los suelos en el límite líquido es constante y tiene un valor aproximado de 22 g/cm².
4.2.2. El Límite Plástico:
Es el estado en que se considera que existe una división entre la consistencia plástica y semisólida de un suelo. En los suelos de características arenosas, el límite plástico coincide con el límite líquido. Esta prueba es bastante subjetiva, es decir, de p e n de del operador, el cual debe ayudarse con un al alambre u otro material de 3 mm. De diámetro para hacer la comparación y establecer el momento en que el suelo seres quebraja y presenta el diámetro especificado. La muestra necesaria para realizar este ensayo deberá tener un peso aproximado de 20grs. y pasar completamente por el tamiz de 0,5 mm. (Malla N º 40 ASTM). 4.2.3. El Índice Plástico:
Partiendo del límite liquido y el límite plástico, el índice de plasticidad (IP) puede definirse como la diferencia numérica entre ellos: 32
IP = LL - LP El índice de plasticidad se expresa con el porcentaje del peso en seco de la muestra de suelo, e indica el tamaño del intervalo de variación del contenido de humedad con el cual el suelo se mantiene plástico . En general, el índice de plasticidad depende sólo de la cantidad de arcilla existente e indica la finura del suelo y su capacidad para cambiar de configuración sin alterar su volumen. Un IP elevado indica un exceso de arcilla o de coloides en el suelo. Siempre que el LP sea superior o igual al LL, su valor será cero. El índice de plasticidad también da una buena indicación de la compresibilidad . Mientras mayor sea el IP, mayor será la compresibilidad del suelo. 4.3.
MUESTREO:
Esta Normas establece los métodos para la reducción de las muestras de agregados obtenidas en el campo, de acuerdo a la norma INEN 695; hasta la reducción del tamaño descritos en la norma ASTM C 702, La cantidad deseada en seco y se la debe obtener como resultado final de la reducción. No permite una reducción a una cantidad exacta predeterminada. 4.4.
SECADO:
Es el procedimiento en el cual la muestra es llevada a un horno de secado para ser sometida a altas temperaturas y que nuestra muestra quede totalmente libre del contenido de humedad. 4.5.
EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS PARA LA PRÁCTICA:
4.5.1. Balanza:
Esta debe contar con una precisión de 0.01gr. 4.5.2. Fuente de calor:
Un horno ventilado capaz de mantener la temperatura, alrededor de la muestra, a (110 ºC±5 °C). Cuando no es necesario un control estricto de la temperatura, se puede utilizar otras fuentes adecuadas de calor como: planchas calientes, eléctricas o a gas; lámparas eléctricas de calor o un horno de microondas ventilado. 4.5.3. Maquina de Casagrande:
Se trata de un utensilio mecánico cuyas dimensiones y composición están normalizadas, y sirve para determinar el límite líquido. El cual consiste en una taza (cuchara) de bronce con una masa de 200 ± 20 grs, montada en un dispositivo de apoyo fijado a una base de caucho, madera o plástico duro.
33
4.5.4. Acanalador:
El acanalador utilizado en los ensayos es el acanalador de Casagrande, el cual, de igual modo que la cuchara de Casagrande, debe tener unas dimensiones y características específicas y sirve para realizar un canal en la muestra ya puesta en la cuchara de la máquina de Casagrande. 4.5.5. Espátula:
De hoja flexible de 20mm de ancho y 70mm de largo y sirve para mezclar la muestra en la tazón de porcelana. 4.5.6. Tazón de porcelana:
El tazón de evaporación de porcelana de 120mm de diámetro. 4.5.7. Molde de contenido de humedad (tara):
Sirve para tomar muestras y determinar el contenido de humedad de la misma. 4.5.8. Tamiz Nº40:
Para la determinación del límite liquido es necesario utilizar el material del pasante Nº40. 4.5.9. Probeta de Vidrio:
Sirve para controlar la cantidad necesaria para humedecer la muestra.
5. EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEADOS: 5.1 Equipo:
5.1.1. Pala
5.1.2. Carretilla
34
5.1.3. Bandeja
5.1.5 Recipiente Metálico
5.1.4. Cucharon
5.1.11. Guantes para Horno
5.1.6. Balanza Digital 5.1.7. Horno de Secado
5.1.8. Molde para contenido de humedad (tara) 5.1.9. Maquina de Casagrande 35
5.1.10. Ranurador Casagrande
5.1.12. Tazón de Porcelana
5.1.15. Vidrio Esmerilado
5.1.14. Probeta
5.1.16. Tamiz Nº40 5.1.13. Espátula 5.2. Materiales:
5.2.1. Agregado fino (capa subrasante “Hacienda San Antonio”)
36
6. PROCEDIMIENTO 6.1.
Procedimiento para determinación de límite liquido:
6.1.1 Realizamos el muestreo respectivo. ensayo mediante el cuarteo cuarteo 6.1.2 Reducción de la muestra a tamaño de ensayo mecánico o manual según las normas INEN 695 hasta obtener una representativa.
6.1.2.1
Colocamos el material en la bandeja lo mezclamos mezclamos 3 veces veces
6.1.2.2
Mezclado, vaciamos el árido en un sitio limpio y nivelado
6.1.2.3
Después ejecutamos un cono aplanado en su parte posterior con la pala
6.1.2.4
Realizado el paso anterior, empezamos a hacer el cuarteo manualmente quedado dividido en cuatro partes.
6.1.2.5
Y finalmente terminando el procedimiento, rechazamos 2/4 y escogemos 2/4 diagonalmente, diagonalmente, obteniendo como resultado resultado final nuestra muestra significativa.
medir la masa del recipiente recipiente metálico vacio 6.1.3 Procedemos a medir
6.1.4 Luego agregamos la muestra ya muestreada (representativa) al recipiente metálico y tomamos la medida. procedemos a secar la muestra seleccionada por 6.1.5 Inmediatamente procedemos 24 horas hasta obtener una masa constante, por medio de la fuente de calor, cuidando de no perder partículas. un calentamiento muy rápido puede causar que algunas partículas exploten.
6.1.6 Medimos la masa de de la muestra hasta obtener una masa constante constante por medio de una balanza. 6.1.7 Tomamos el tamiz Nº40 y tamizamos el material necesario para el ensayo; tomamos el material del pasante del tamiz Nº40 para la practica una muestra aproximada de 100g a 150g. 6.1.8 Se coloca la muestra en el tazon de porcelana, se le añade agua en una proporción de 3ml y con la ayuda de la espátula se realiza una mezcla homogénea. 6.1.9 Luego se coloca la máquina de Casagrande en un lugar limpio y nivelado, después se procede a calibrarlo. 37
6.1.10 Con ayuda de la espátula colocamos el material en la cuchara de Casagrande. 6.1.11 A continuación se divide la pasta en dos partes realizando una ranura trapecial se realiza más o menos unas 6 pasadas y se empieza a dar manivela a una velocidad de 2 vueltas por segundo hasta que las dos mitades se junten. 6.1.12 Luego se debe sacar dos muestras en las taras y se procede a colocarlo en el horno de secado. 6.1.13 Este proceso se lo realiza cuatro veces con distintos números de golpes entre los siguientes valores 5-15, 15-25, 25-35 y 35-45 6.1.14 Mediante los cálculos y la curva determinamos el límite líquido de este material. 6.2.
Procedimiento para determinación de límite Plástico:
6.2.1 La muestra de ensayo se prepara de manera manera idéntica a la descrita en el límite líquido, o bien puede usarse la misma muestra que se usó en ese ensayo, en la etapa en que la pasta de suelo se vuelva lo suficientemente plástica para moldear la como una esfera. 6.2.2 Escogemos una cantidad aproximada de 1cm^3 de material y hacemos una esfera con la ayuda de nuestras manos. 6.2.3 Después colocamos la esfera en el vidrio esmerilado y con las yemas realizamos realizamos un cilindro de aproximadamente unos 3mm 3mm de diámetro y se toma la muestra en las taras, luego se dobla y amasa nuevamente, para volver a formar el cilindro, lo que se repite hasta que el cilindro se disgregue al llegar al diámetro de 3 mm. en trozos de tamaño de 0,5 a 1 cm. De largo y no pueda ser amasado ni reconstituido. El contenido de humedad que tiene el suelo en ese momento representa el límite plástico, el cual se determina colocando las fracciones de suelo en un recipiente, secando las al horno. 6.2.4 Se deben hacer tres determinaciones determinaciones que que no difieran entre sí en más de 2%, en caso contrario deberá repetirse el ensayo.
38
7. TABULACIÓN DE RESULTADOS: 7.1.
Determinación del límite líquido Árido Capa Subrasante:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA CIVIL
LIMITES LIMITES DE A TTERBERG ENSAYO REALIZADO POR: Bustos Karen , Chamorro Tatiana, Pimentel Marbyn, Ortega Freddy Provincia de Chimborazo,, Cantón Cantón Riobamba - Vía a Guano- “Hacienda San Antonio” UB ICAC IÓN: Limite Liquido TIPO TIPO DE ENSA YO: FECHA DE MUESTREO: 25/04/2012 FECHA DE ENSAYO: 26/04/2012
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO TOTAL DE HUMEDAD ÁRIDO DE LA CAPA C APA SUBRASANTE. CODIFICACIÓN DESCRIPCIÓN VALOR UNIDAD A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8
Masa de recipiente recipiente 1 Masa de recipiente recipiente 2 Masa de recipiente recipiente 3 Masa de recipiente recipiente 4 Masa de recipiente recipiente 5 Masa de recipiente recipiente 6 Masa de recipiente recipiente 7 Masa de recipiente recipiente 8 MASA DE LA MUESTRA NATURAL Masa de recipiente recipient e 1 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 2 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 3 + árido en estado natural Masa de recipiente 4 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 5 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 6 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 7 + árido en estado natural Masa de recipiente recipient e 8 + árido en estado natural MASA DE LA MUESTRA SECA Masa de recipiente recipient e 1 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 2 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 3 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 4 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 5 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 6 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 7 + árido fino estado seca Masa de recipiente recipient e 8 + árido fino estado seca
7,20 7,10 8,40 6,80 6,70 7,00 7,6 6,5
g g g g g g g g
23,10 24,80 13,90 12,40 14,60 13,10 12,50 12,70
g g g g g g g g
20,10 21,50 12,90 11,40 13,30 12,0 11,60 11,70
g g g g g g g g 39
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO TOTAL DE HUMEDAD ÁRIDO DE LA CAPA SUBRASANTE. MUESTRA
M árido natural Bn-An (g)
Recipiente 1 Recipiente 2 Recipiente Recipiente 3 Recipiente Recipiente 4 Recipiente Recipiente 5 Recipiente 6 Recipiente 7 Recipiente Recipiente 8
15,90 17,70 5,50 5,60 7,90 6,10 4,90 6,20
# de Golpes 7 20 29 41 25
M árido seca Ci - Ai (g) 12,90 14,40 4,50 4,60 6,60 5,0 4,0 5,20
Contenido de Humedad (%) 23,26 22,92 22,22 21,74 19,7 22,00 22,50 19,23
% de Humedad 23,09 21,98 20,85 19,51 21,28
Límite Líquido = 21.28%
7.2.
Determinación del límite Plástico Árido Capa Subrasante:
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO TOTAL DE HUMEDAD ÁRIDO DE LA CAPA SUBRASANTE. MUESTRA
M árido natural Bn-An (g)
Recipiente 1 Recipiente 2 Recipiente 3
0.50 0.50 0.80
Contenido de M árido seca humedad Ci - Ai (g) (%) 25.00 0.40 0.40 25.00 0.70 14.29 Limite Plástico 21.43
Límite Plástico = 21.43% 40
7.3.
Determinación del Índice de Plasticidad del Árido Capa Subrasante:
Índice Plástico = Límite Líquido - Límite Plástico
Índice Plástico = 21.28% - 21.43% Índice Plástico = - 0.15%
8. GRAFICAS:
9. CONCLUSIONES:
En el ensayo para la determinación del límite liquido obtuvo un resultado de 21.28%, cuanto este valor es bajo este corresponde a un suelto con contenido de arena.
En el ensayo para obtener el limite Plástico, se logró establecer un resultado de 21.43%, este suelo no contiene plasticidad.
El índice plástico tuvo como resultado un valor negativo por tal motivo este 41
suelo no contiene plasticidad por su contenido de arena en este suelo de capa subrasante de la Hacienda de San Antonio.
La relación entre el Límite Líquido y el Índice de Plasticidad ofrece importante información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla.
10. RECOMENDACIONES:
Es de vital importancia antes de empezar a realizar este ensayo se debe calibrar la máquina de Casagrande para mejor resultados en los datos obtenidos.
Es recomendable coger la muestra para la determinación del límite de plasticidad entre los 25 golpes.
Es importante tener en cuenta al momento de agregar la cantidad agua sea la cantidad necesario como para formar una pasta homogénea, esta cantidad debe ser añadida de manera graduada.
11. APENDICE: 11.1. Calculo de Límite Líquido:
Límite Líquido a los 25 de Golpes = 21.28% 11.2. Calculo de Límite Plástico:
42
Límite Plástico = 21.43%
11.3. Calculo de Límite Plástico: Índice Plástico = Límite Líquido - Límite Plástico Índice Plástico = 21.28% - 21.43% Índice Plástico = - 0.15%
12. BIBLIOGRAFIA:
Norma de la Sociedad Americana para ensayos de materiales (ASTM D 431800)
Lambe “Soil Testing for Engineers, John Wiley and Son, New York.
Geotechnical Notes with Emphasis on Hillsides ('Remarques géotechnique avec accent sur les coteaux') involves some essential aspects on the geotechnical development through mankind history.
Mecánica de suelos Tomo I, Juarez Badillo, pag 123 -140
13. ANEXOS.
DETERMINACIÓN DE LOS LIMITES DE ATTERBERG ÁRIDO CAPA SUBRASANTE “HACIENDA SAN ANTONIO”.
ENSAYO DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO.
43
Preparación de la mezcla (agregando graduadamente el agua)
Cortando la mezcla en dos mitades con el ranurados.
Realizando una mezcla homogénea del árido más agua.
Colocando la mezcla homogénea en la cuchara.
44
Procediendo a dar manivela para hasta que las ranuras se unan.
Extraemos dos mitades de la muestra de la cuchara y las colócalos en las taras. Este mismo proceso se realiza para los rangos de 5-15, 15-25, 25-35 y 35-45.
Colocamos las muestras en el horno de secado.
45
ENSAYO DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO.
Obtención de la muestra no plástica.
46
ENSAYO DE PROCTOR
47
1. INTRODUCCIÓN: El presente trabajo de Diseño de Pavimentos, realizaremos el ensayo de Proctor estándar ; el cual tiene como objeto determinar en un suelo o capa granular, la relación entre la densidad seca y la humedad para una energía de compactación, y definir la densidad máxima y su humedad correspondiente, denominada óptima, que se puede conseguir con ese suelo en el laboratorio. En la realización del ensayo, procedimos a la obtención de la muestra (representativa), la misma que fue obtenida en la Provincia de Chimborazo, Cantón Riobamba - Vía a Guano- “Hacienda San Antonio”; la muestra que tomamos fue de 50 kg a nivel de la subrasante (suelo natural). Inmediatamente trasladamos la muestra al laboratorio de Ensayo de Materiales, dejamos secar al ambiente la muestra durante un día, controlando que la muestra no se exponga a lluvia. Para la determinación de la densidad máxima y humedad optima, básicamente lo que hicimos fue el tamizado de la muestra, luego medición de la muestra en la balanza analítica, agregamos agua a la muestra en diversas proporciones, en nuestro caso lo hicimos al, 3 %, 6%, 9%, 12 % del porcentaje de humedad; finalmente tabulamos los datos obtenidos de la práctica para realizar la grafica de Densidad VS Humedad, de la cual podemos deducir la Densidad máxima y Humedad optima del suelo ensayado. Para estudiantes de ingeniería civil es de vital importancia llevar a cabo la ejecución de diferentes tipos de ensayos de materiales, en este caso el ensayo de Proctor, ya que este nos permite saber cuál es el porcentaje de humedad que debemos añadir a un suelo para que este nos proporcione una excelente compactación o compacidad y esto implica resistencia y durabilidad favorables en obras ingenieriles.
2. TEMA:
ENSAYO DE PROCTOR: DETERMINACION DE LA DENSIDAD MAXIMA Y HUMEDAD ÓPTIMA
48
3. OBJETIVOS: 3.1
OBJETIVO GENERAL
3.2
Determinar la humedad optima de compactación de un suelo con la cual se alcanzará la máxima compacidad (densidad máxima).
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar la gráfica de la Densidad VS Humedad, mediante la cual determinamos la humedad óptima y densidad máxima.
Conocer qué tipo de método vamos a utilizar al realizar el ensayo de Proctor estándar.
Conocer los instrumentos necesarios para la realización del ensayo de Proctor.
4. FUNDAMENTO TEÓRICO: 4.1
PROCTOR.
Ralph R. Proctor (1994-1962) publicó en 1933 sus resultados sobre los estudios de compactación, se comprendió la importancia de la compactación y el contenido de humedad optimo del suelo. El ensayo Proctor (Proctor en honor a quien lo desarrolló), es una prueba de laboratorio que sirve para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de un suelo compactado.
49
El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenieriles del material en algunos aspectos:
Cuando un suelo esta compacto, aumenta su valor soporte y se hace más estable. Aumentar la resistencia al corte, y por consiguiente, mejorar la estabilidad, de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos. Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas.
Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.
Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo
Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos.
Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento.
Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía utilizada, debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado. Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso de los gases es la medida del grado de compactación de un material: su densidad. La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.
4.1.1 HUMEDAD ÓPTIMA La humedad óptima de compactación es aquella humedad (%de agua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir qué cantidad de agua le hemos de añadir a un suelo para poderlo compactar la máximo con una energía concreta , Y se evalúa según la curva de compactación, se debe prestar atención el momento de la compactación in situ al contenido de agua del suelo, la humedad del ambiente, humedad de los agregados, temperatura, etc., ya que existen variaciones entre el resultado del laboratorio y al realizado en la obra aunque las variaciones no suelen ser muy grandes.
4.1.2 CONTENIDO DE HUMEDAD. Se calcula el contenido de humedad del peso unitario seco del suelo compactado, para cada una de las determinaciones. 50
Donde: W= porcentaje de humedad de la muestra compactada A= peso del recipiente y del suelo húmedo B= peso del recipiente y suelo seco C= peso del recipiente W= peso unitario seco del suelo compactado, kg/ m 3 W1= peso unitario húmedo del suelo compactado, kg/m 3
4.1.3 DENSIDAD MÁXIMA La densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida masa por unidad de
volumen de un material expresada en kilogramos por metro cúbico. Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa, se expresa mediante la siguiente ecuación.
Donde:
Densidad de la muestra seca W%= porcentaje de contenido de humedad. V= Volumen del cilindro de compactación W= peso de la muestra húmeda
51
1.1
ENSAYO PROCTOR ESTANDAR ASTM D 698, AASHTO T99-01
Es un ensayo de compactación de suelo que tiene como finalidad obtener la humedad óptima de compactación de un suelo para una determinada energía de compactación en un molde de tamaño dado, con un pistón de 2.2 kg (5.5 lb) que cae de una altura de 305 mm (12 pulg).
Figura. 1 Molde de ensayo de Proctor.
Figura2.
Pisón
metálico
1.1.1 METODOS Para la realización del ensayo de Proctor estándar, consta de cuatro procedimientos alternativos que a continuación se detallan: 1.1.1 .1 Mé to d o A
Con un molde de 101,60 mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz 4,75 mm (N°4). 1.1.1 .2 Mé to d o B
Con un molde de 152,40 mm (6pulg) de diámetro y material pasante del tamiz 4,75 mm (N°4). 1.1.1 .3 Mé to d o C
Con un molde de 101,60 mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz 19,0 mm (¾ pulg).
52
1.1.1 .4 Mé to d o D
Con un molde de 152,40 mm (6pulg) de diámetro y material del tamiz 19,0 mm (¾ pulg).
1.2
EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS PARA LA PRÁCTICA. 1.2.1 BALANZA
La balanza utilizada para la realización de este ensayo debe tener una precisión de 0.1%de la carga del ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso según los requerimientos de la norma AASHTO M231.
1.2.2 FUENTE DE CALOR Un horno ventilado capaz de mantener la temperatura, alrededor de la muestra, a (110 ºC±5 °C). Cuando no es necesario un control estricto de la temperatura.
1.2.3 TAMICES De 19 mm (3/4 pulg), y 4,75 mm (N°4 ) conforme a los requerimientos de la norma técnica Ecuatoriana INEN.
1.2.4 MOLDES Los moldes serán de forma cilíndrica de paredes solidas hecha de metal de 4 pulg y 6 pulg de diámetro. Con un collarín ajustable de aproximadamente 50 mm (2Pulg) de altura y una placa metálica de base perforada.
1.2.5 ESPATULA DE ACERO Se usa para enrasar el suelo a nivel del molde, luego de compactarlo y extraído del collar.
1.2.6 PALA O CUCHARÓN Una pala o cucharón de tamaño conveniente para mezclar el árido al agregar agua a la muestra.
53
1.2.7 PISÓN DE METAL Es un cilindro metálico con una cara circular de 50mm y con una masa de 450 g. Está equipado con una guía tubular para controlar la altura de caída a 460 mm. La guía tiene cuatro perforaciones de 10 mm a 20 mm de cada extremo, separadas en 90 °.
1.2.8 BANDEJA METALICA De tamaño convenientemente para contener la muestra y realizar la mezcla del árido más agua según lo indica las normas.
1.2.10 PROBETAS GRADUADAS. Son recipientes de vidrio o plásticos graduados en centímetros cúbicos y se usan para medir el agua que se le agrega a la muestra.
2. EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEADOS: 2.1
Equipo:
5.3.1 Carretilla
5.3.3 Balanza
5.3.2 Pala
5.3.4 Espátula metálica
54
5.3.5 Tamiz 3/4
5.3.7 pala o cucharon
5.3.7 Probeta graduada de vidrio
2.2
5.3.6 Horno de secado
5.3.8 Molde de Proctor
5.3.8 Pisón metálico
Materiales:
5.4.1 Agua
5.4.1 árido fino
55
3. PROCEDIMIENTO Para la realización del ensayo de Proctor estándar método D, realizamos los siguientes procedimientos: 6.1 Realizamos el muestreo 695
respectivo tal como lo indica la norma INEN
6.2 Reducción de la muestra a tamaño de ensayo mediante mecánico o manual según las normas INEN 2566.
el cuarteo
6.3 Secado de la muestra de ensayo al ambiente por un día. 6.4 Tamizado del material mediante la utilización del tamiz ¾ pulg según la norma INEN 154 6.5 Procedemos a medir la masa del recipiente metálico vacio 6.6 Luego colocamos el árido en el recipiente metálico con una masa de aproximadamente 8 kg. 6.7 Procedemos a añadir agua a la muestra con un porcentaje del 3% de humedad, es decir 120 ml de agua que mediamos en la probeta graduada. 6.8 Inmediatamente mezclamos la muestra (árido + agua) de tal manera que quede homogénea. 6.9 Colocamos el agregado en el molde de Proctor, el cual se debe compactar en tres capas. 6.10 Cada capa debe ser compactada con 56 golpes con el pisón metálico en tres capas distribuidas uniformemente. 6.11 Luego de haber compactado con el pisón metálico en las tres capas respectivamente procedemos a retirar el collarín del Proctor, para luego enrazar con la utilización de la espátula. 6.12 Limpiamos los excesos del agregado que se encuentre en el molde de Proctor, para luego la medición de la masa del molde de Proctor + masa del agregado. 6.13 Retiramos el agregado compactado del molde de Proctor. 6.14 Realizamos un corte vertical por el centro de la muestra compactada, tomamos dos muestras en los recipientes metálicos pequeños, y procedemos a tomar su medición en una balanza de mayor precisión es decir que mida en gramos (gr) 56
6.15 Inmediatamente procedemos a colocar muestra muestras pequeñas en el horno de secado. 6.16 Procedemos a desmoronar la muestra compactada sobrante y la colocamos en la bandeja metálica, para luego añadir más cantidad de agua es decir que aumentamos el porcentaje de humedad en este caso lo vamos a realizar al 6% y sucesivamente hasta observar que la masa de la muestra disminuya 6.17 El procedimiento ya antes descrito lo hacemos varias veces con diferentes porcentajes de humedad 3%,6%,9%,12% ect, hasta observar que la masa en cierto momento caiga y poder determinar la densidad máxima y humedad optima. 6.18 Realizamos las mediciones de la masa de las muestra secadas al horno para realizar la tabulación de los resultados obtenidos para este ensayo de Proctor.
4. TABULACIÓN DE RESULTADOS:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA CIVIL RELA CION DENSIDAD VS HUMEDAD
ENSAYO Bustos Karen , Chamorro Tatiana, Pimentel Marbyn, Ortega REALIZADO POR: Freddy
Provincia de Chimborazo,, Cantón Riobamba - Vía a Guano-
UB ICA CIÓN: “Hacienda San Antonio” TIPO DE ENSA YO: Proctor Estándar FECHA DE MUESTREO: 25/04/2012 FECHA DE 26/04/2012 ENSAYO:
57
4.1
DETERMINACIÓN DEL % DE HUMEDAD. 4.1.1 Porcentaje de humedad al 3 %
PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 3% Codificación Descripción Muestra 1 Muestra 2 Unidad Peso recipiente metálico pequeño A vacio 14,4 18,3 g B Peso recipiente + muestra húmeda 110,3 131,1 g C=B-A Peso muestra húmeda 95,9 112,8 g D Peso recipiente + muestra seca 100,9 120,2 g E=D-A Peso seco 86,5 101,9 g H=((CE)/E)*100 Humedad 10,86705202 10,69676153 % % H=(H1+H2)/2 promedio Humedad 10,78190678 %
4.1.2 Porcentaje de humedad al 6 %
PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 6% Codificación Descripción Muestra 1 Muestra 2 Unidad Peso recipiente metálico pequeño A vacio 14,2 14,1 g Peso recipiente + muestra B húmeda 117,8 126,5 g C=B-A Peso muestra húmeda 103,6 112,4 g D Peso recipiente + muestra seca 104,7 112,7 g E=D-A Peso seco 90,5 98,6 g H=((CE)/E)*100 Humedad 14,47513812 13,9959432 % % H=(H1+H2)/2 promedio Humedad 14,23554066 %
58
4.1.3 Porcentaje de humedad al 9 % PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 9% Codificación Descripción Muestra 1 Muestra 2 Unidad Peso recipiente metálico pequeño A vacio 14 18,3 g Peso recipiente + muestra B húmeda 130,4 134,4 g C=B-A Peso muestra húmeda 116,4 116,1 g D Peso recipiente + muestra seca 113,5 117,6 g E=D-A Peso seco 99,5 99,3 g H=((CE)/E)*100 Humedad 16,98492462 16,918429 % % H=(H1+H2)/2 promedio Humedad 16,95167681 %
4.1.4 Porcentaje de humedad al 12 % PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 12% Codificación Descripción Muestra 1 Muestra 2 Unidad Peso recipiente metálico A pequeño vacio 14,4 18 g Peso recipiente + muestra B húmeda 147,3 155,3 g C=B-A Peso muestra húmeda 132,9 137,3 g Peso recipiente + muestra D seca 124,6 132,3 g E=D-A Peso seco 110,2 114,3 g H=((CE)/E)*100 Humedad 20,59891107 20,12248469 % %H=(H1+H2)/2 promedio Humedad
4.2
20,36069788
%
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD. CARACTERISTICAS DE COMPACTACION DIAMETRO DEL MOLDE (cm) 15,24 MASA RECIPIENTE PROCTOR SIN 6581 COLLARIN (gr) ALTURA DEL MOLDE SIN COLLARIN(cm) 11,5 VOLUMEN DEL MOLDE (cm^3) 2097,77 3 NUMERO DE CAPAS NUMERO DE GOLPES POR CAPA 56 59
DENSIDAD Ensayo Ensayo Ensayo Ensayo Codificación Descripción 1 2 3 4 Unidad P Peso del molde Proctor sin collarín 6581 6581 6581 6581 g Peso molde Proctor + muestra húmeda G (compactada) 10683 10934 10769 10710 g M=G-P Peso muestra húmeda ( compactada) 4102 4353 4188 4129 g 2097,77 2097,77 2097,77 2097,77 cm 3 V=(π*r^2*h) volumen de la muestra (MOLDE ) 1,96 2,08 2,00 1,97 Densidad g/cm
4.2.1 CUADRO DE TABULACION DE DENSIDAD Y HUMEDAD.
HUMEDAD DENSIDAD 10,78190678 1,96 14,23554066 2,08 16,95167681 2,00 20,36069788 1,97 Densidad máxima= 2,082 g/cm3 Humedad Optima= 14,39
60
5. GRÁFICA 5.1
GRÁFICA DENSIDAD VS HUMEDAD
6. CONCLUSIONES Podemos concluir que para la determinación de la densidad máxima y humedad óptima es necesario llevar un control de la muestra, la misma que debe ser representativa; seguir los lineamientos de las normas ASTM D 698, AASHTO T99-01.
Para poder obtener la densidad máxima de un suelo es necesario obtener de 4 - 5 puntos (densidad / humedad); en donde 3 o 2 de ello deben encontrarse en la rama ascendente y los dos restantes en la rama descendente.
Este ensayo de laboratorio nos permite determinar qué cantidad de agua necesitamos añadir a un suelo en el campo para obtener una buena compactación.
61
7. RECOMENDACIONES Al realizar el ensayo de Proctor es necesario que la muestra sea secada al ambiente durante un día, controlando que esta no sea expuesta a humedad (lluvia).
Realizar el tamizado correspondiente de acuerdo la muestra a ser ensayada (granulometría), según lo que indique los lineamientos de la norma ASTM D 698, AASHTO T99-01.
Contar con los materiales e instrumentos necesarios para realizar la práctica.
8. APENDICE: 8.1
CÁLCULOS TÍPICOS 8.1.1 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD. DONDE:
A= Peso recipiente metálico pequeño de Proctor vacio
D= Peso recipiente + muestra seca
B= Peso recipiente + muestra húmeda C=B-A= Peso muestra húmeda
E=D-A= Peso seco H= ((C-E)/E)*100=Humedad % H= (H1+H2)/2= promedio Humedad
PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 3%. MUESTRA 1
62
MUESTRA 2
) ( ) ( PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 6%.
MUESTRA 1
63
MUESTRA 2
) ( ) ( PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 9%. MUESTRA 1
64
MUESTRA 2
) ( ) ( PORCENTAJE DE HUMEDAD AL 12%.
MUESTRA 1
65
MUESTRA 2
) ( ) ( 8.1.2 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DONDE: Diámetro del molde (cm)=
15,24
Altura del molde (cm)= 11,5 V= (π*r^2*h)volumen de la muestra (MOLDE)= 2097,77 cm3
P= Peso del molde Proctor sin collarín =6581 g G= Peso molde Proctor + muestra húmeda (compactada) M=G-P= Peso muestra húmeda (compactada) = M/V=
Densidad 66
ENSAYO 1
1068,3 g - 6581 g
ENSAYO 2
10934 g - 6581 g
ENSAYO 3
10769 g - 6581 g
ENSAYO 4
67
10710 g - 6581 g
9. BIBLIOGRAFIA:
Norma ASTM D 698, AASHTO T99-01
Mecánica de suelos de la ingeniería practica tercera edición
Mecánica de Suelos. Limusa Editores. T. William Lambe y Robert V. Whitman. Limusa Noriega Editores Geotecnia.
68
ANEXOS. DETERMINACION DE LA DENSIDAD MÁXIMA Y HUMEDAD ÓPTIMA
Muestra a ensayar
Compactando la última capa.
Mezclando el material con agua
Ya enrazado la muestra procedemos a medir la masa.
Agregando el material al molde de Proctor.
| Medición de la masa de la muestra + recipiente Proctor en la balanza.
Compactando la primera capa.
69
Ya extraída la muestra del molde Proctor procedemos a dividir en dos partes.
Pesamos la muestra en la balanza.
Tomamos una muestra una de cada división.
Ingresamos el material al horno
En los recipientes metálicos pequeños agregamos el material
70
71
1. INTRODUCCIÓN El crecimiento del tráfico y peso de los vehículos que transitan por las vías principales de las ciudades y carreteras en nuestro país, hace necesario de un amplio enfoque técnico en los estudios de suelos para el diseño de pavimentos, acorde con las necesidades creadas por el aumento de l as repeticiones de carga. Todo esto indica que es necesario adoptar estudios completos de las condiciones reales en las que se encuentra el suelo de la subrasante, para planificar una programación de trabajos en el periodo de construcción que permitan obtener una estructura que soporte las condiciones previstas durante su vida útil. La evaluación de las propiedades de resistencia del terreno empleando métodos directos siempre es deseada, pero frecuentemente éstos son engorrosos y costosos, a esto, se recurre a métodos indirectos, tales como es el CBR de laboratorio, ensayando la muestra en condiciones desfavorables, que en muchos casos no logra representar con absoluta fidelidad las condiciones reales de trabajo del suelo, lo cual despierta el interés en utilizar equipos sencillos y confiables para la evaluación del suelo de fundación. El CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), fue propuesto originalmente por O. J. Porter en el año de 1938, y después fue perfeccionado y modificado en el año de 1949 por organismos de los EEUU y el cuerpo de Ingenieros del Ejército de EEUU, estos obligan a que la muestra debe estar sumergida en agua durante cuatro días, para simular de este modo las peores condiciones en que se puede encontrar el suelo en cuestión, teniendo en cuenta que la utilización de este debe ser solo para pavimentos flexibles.
2. TEMA: ENSAYO DE CBR (ENSAYO DE RELACIÓN DE SOPORTE DE CALIFORNIA) 3. OBJETIVOS: 3.1.
Realizar el ensayo de CBR (Ensayo de relación de soporte de California).
3.2.
General
Específicos
Conocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el Ensayo CBR.
72
Comprender en su totalidad el método directo del ensayo CBR.
Obtener datos a partir del ensayo y anotarlo en un registro ordenado utilizando un procedimiento adecuados para desarrollo del ensayo.
4. FUNDAMENTO TEÓRICO. El ensayo de CBR (Ensayo de Relación de Soporte de california), consiste en someter una muestra representativa de una explanada, compactada y saturada de agua, a un ensayo de penetración o punzamiento con un pistón cilíndrico en el que se determina el índice CBR, a mayor índice de CBR, mayor es la capacidad de soporte de la explanada, en otras palabras este ensayo es un método que mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub base y base de pavimentos. El ensayo de CBR, se emplea en la caracterización de la resistencia del material de cimiento de una vía o de los diferentes materiales que se emplearan en un pavimento, con vista a dimensionar los espesores de los suelos que formarán parte del mismo empleando el método de diseño de pavimentos basado en dicho ensayo. Se ha comprobado que el CBR nos es recomendable para utilizar en espesores que hay que dar a la losa de hormigón en relación con el espesor total del pavimento, gracias a este ensayo se puede determinar la carga que pude recibir un suelo. Se han hecho cálculos para soportar ruedas de 27.2 Ton, 5.4 Ton, 4.1 Ton, 68.0 Ton. Esta última hace referencia a las ruedas de aviones a gran escala, cuando se proyectan nuevas carreteras o se hace un mejoramiento de esta, la principal dificultad del método CBR es decidir en qué condiciones de humedad y densidad seca se ha de efectuar el ensayo, con el fin de tener en cuenta los cambios que se pueden producir después de hormigonar y dejar lista la carretera. Sobre muestras inalteradas o para asegurar un buen comportamiento en los años, se sumerge totalmente la muestra, para darle un ambiente climático de las peores condiciones y así determinar la mejor densidad y humedad que debe tener un suelo. El CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en (Lbs./pulg 2), necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón, dentro de la muestra compactada de un suelo a un contenido de humedad y densidades dadas con respecto a la carga unitaria patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material triturado. En forma de ecuación esto es:
73
Donde esta ecuación se puede ver que el CBR es un porcentaje de la carga unitaria patrón.
CBR Clasificación Unificado AASHTO CBR
general
Usos
CLASIFICACION GENERAL
Sistema
USOS
de
Clasificación
SISTEMA DE CLASIFICACION
Muy pobre
Subrasante
UNIFICADO OH, CH, MH, OL
Pobre a regular
Subrasante
OH, CH, MH, OL
Regular
Sub-Base
Bueno
Base-SubBase Base
AASHTO A5, A6, A7
0-3 3 – 7 7 – 20 20 – 50 Excelente > 50
A4,A5,A6, A7 OL, CL, ML, SC, A2,A4, A6, SM, SP A7 GM, GC, SW, A16, A2-5, SM, SP, GP A3, A2-6 GW, GM A1-a, A24, A3
5. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS PARA LA PRÁCTICA. 5.1.
Prensa de carga
Con una capacidad mínima de 44 KN, equipada con un cabezal o base movible que se desplace a una velocidad uniforme y sin pulsaciones de 1,25mm/min, para presionar el pisón de penetración en la probeta.
5.2.
Pistón de penetración
Para penetración CBR de 2" ( 50.8 mm) diámetro por 4" ( 101,6 mm) de altura, con rosca según pedido, para conectarlo al anillo o la celda de carga.
5.3.
Moldes normalizados de 6” de diámetro, con collar.
Son metálicos y de forma cilíndrica, que están constituidos por dos piezas semicilíndricas ajustables.
5.4.
Placa base
Está constituida por una placa metálica en la que se asegura el molde y el collar, por medio de las alas que éstos tienen, a pernos con tuerca tipo mariposa solidarios a la placa.
74
5.5.
Disco espaciador
Metálico, cilíndrico con un diámetro interior de 152,4 mm y una altura de 61,4 mm.
5.6.
Pistón metálico Es un cilindro metálico de 10 libras.
5.7.
Deformimetros
Está compuesto por un trípode con un calibre comparador con indicador de dial.
5.8.
Pesa anular De 2.25 kilogramos.
5.9.
Pesa ranura da De 2.25 kilogramos.
5.10. Tamiz # 3/4 5.11. Balanzas Se usan para pesar el suelo y las muestras de cada ensayo para calcular el contenido de humedad real.
5.12. Horno Termostáticamente controlado, regulable a 110 +/- 5°C.
5.13. Materiales diversos Como reglas, papel filtros, recipiente de mezclado, tanque para sumergir las muestras, flexo metro, espátula, cucharon, probeta de 1000 ml.
75
6. EQUIPOS Y MATERIALES EMPLEADOS. 6.1.
EQUIPO:
Prensa de carga
Horno para secar las muestras
Pesa anular de 2.25 kilogramos
Tanque para sumergir las muestras
Balanza digital
Pesa ranurada de 2.25 kilogramos
76
Pistón metalico
6.2.
Molde para CBR + Collar + Placa base
Materiales:
Agregado a ensayarse
Papel filtro
Cucharon
77
7. PROCEDIMIENTO. 7.1.
Seleccionamos una parte de muestra homogénea del suelo de 14Kg a ensayar, secas al ambiente.
7.2.
Tamizamos la muestra secada al ambiente por el tamiz # ¾, en una bandeja metálica.
7.3.
Agregamos la cantidad de agua adecuada, de acuerdo al valor de humedad óptima encontrado en el ensayo Proctor Modificado, que fue de 14,39% (calculamos la cantidad de agua a aumentar de 14Kg) la cual es la siguiente:
% 7.4.
Colocamos el agua en la masa de suelo.
7.5.
Mezclamos el agua con el suelo de manera que una masa uniforme.
7.6.
Para tres moldes normalizados de 6”, debidamente identificados, para
10, 25 y 56 golpes, determinamos su peso sin el collar, y mida su diámetro y profundidad. 7.7.
Mida la altura del disco espaciador.
7.8.
Repita los pasos siguientes compactando cada probeta con 10, 25 y 56 golpes por capa: Sobre la base del molde ubicamos el disco espaciador y luego el cilindro y el collar. Compactamos el suelo en 5 capas. Retiramos el collar y enrasamos. Procedemos a pesar el molde con suelo compactado. Una vez pesado el molde procedemos a colocar el papel filtro sobre la base y lo invertimos el molde con suelo y ubicándolo en la placa base y atornillando bien el molde de manera que el suelo quede en contacto con el papel filtro. Colocamos una placa metálica con un vástago ajustable, luego una pesa anular, encima una pesa ranurada. Si va a realizar el ensayo en suelo saturado, instale sobre el suelo la placa perforada y el trípode para medición de hinchamiento; y coloque en inmersión durante 96 horas, registrando el hinchamiento cada 12 horas. Cargamos levemente el suelo y ponga en cero los diales.
7.9.
7.10. Para la serie normalizada de lecturas de penetración, lea y anote los valores del dial de carga. 78
7.11. Finalizado el ensayo, descargue la prensa, retire el molde y obtenga una muestra de humedad, con suelo de ambas caras y del centro de la probeta. 7.12. Coloque a secar al horno y pese las muestras al día siguiente.
8. TABULACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
PESO DE LOS MOLDES Molde N° Peso de recipiente Peso de recipiente+ de golpes vacio (gr) Muestra (gr) 10 25 56
6.870 6.869 6870
12.128,00 12.289,00 12.312,00
Volumen del molde
Densidad Húmeda
2.316,00 2.315,00 2.316,00
2,27 2,37 2,35
PESO DE LAS TARAS Molde N° de N° de taras golpes
10 25 56
Peso de recipiente vacio (gr)
Peso de Peso de recipiente recipiente vacio + vacio + muestra muestra seca húmeda (gr) (gr)
% de Humedad
1
19,76
89,00
78,67
17,50
2
19,69
81,00
69,75
22,50
1
18,75
79,00
68,45
21,20
2
18,70
78,00
67,27
21,10
1
18,80
63,00
55,25
21,30
2
19,10
63,87
54,98
24,80
79
TABLA DE CARGA UNITARIA PATRON Carga Unitaria Patrón pulg Penetración (Mpa) (Psi) (Kg/cm2) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
6,9 0,3 13 16 18
1000 1500 1900 2300 2600
70 105 133 161 182
PENETRACIÓN DE DE LAS MUESTRAS Penetración (pulg)
Penetración (mm)
25 50 75 100 150 200 250 300 400 500
1,27 2,54 3,81 5,08 6,35 7,62 8,89 10,16 11,43 12,7
TIEMPO 96 HORAS
Molde 1 (10 golpes) Molde 2 (25 golpes) Molde 3 (56 golpes) Esfuerzo Esfuerzo (lbf/pulg2) Esfuerzo (lbf/pulg2) (lbf/pulg2) 71,70 153,40 225,10 306,80 326,60 539,30 779,30 880,70 1066,30 1281,50
103,90 154,60 228,90 326,60 378,70 633,30 787,70 882,20 1145,40 1627,90
ETAPA DE EXPANCIÓN Molde 1(mm) Molde 2(mm) 1,3O
126,70 161,60 242,90 349,80 406,00 796,60 893,60 980,40 1402,70 1860,70
Molde 3(mm)
1,35
1,34
ETAPA DE CONPACTACIÓN Molde 1 Molde 2 Molde 3 N° DE GOLPES POR CAPAS 10 25 56 % HUMEDAD 20,00 21,66 23,02 ETAPA DE CORRECCION DE LA PRESIÓN Molde 1 Molde 2 Penetración (pulg) Carga (lb/pulg2) C.B.R. (%) Densidad Húmeda Ds (kg/m3)
0,1 306,80 30,68 2,27 2.10
0,1 326,60 32,66 2,34 2,18
Molde 3 0,1 349,80 34,98 2,35 2,20 80
8.1. Graficas 8.1.
GRAFICA DE PRESIÓN VS PENETRACIÓN
2000 1800 1600 1400 ) 2 g l u 1200 p / b l ( o z r e u f s E
10 golpes
1000
25 golpes
800
56 golpes 600 400 200 0 25
50
75
100
150
200
250
300
400
500
Penetración (pulg)
81
8.2.
GRAFICA DE DENSIDAD VS CBR
Cuando el CBR al 95 %, logramos obtener un CBR de 33, 23 y una densidad de 2, 19 g/cm^3
82
CONCLUSIONES
La finalidad del ensayo del CBR es de determinar la capacidad de soporte CBR de suelos y agregados compactados en laboratorios, con una humedad óptima y niveles de compactación variables.
El ensayo de CBR es importante en la ingeniería de caminos, carreteras y toda obra relaciona a ella ya que representa un parámetro comúnmente aceptado y difundido en la actualidad.
Es evidente que la compactación en el diseño de una estructura de pavimento asegura la vida útil del mismo y a su correcto funcionamiento.
El número de CBR de la muestra de suelo del sector de la Hacienda San Antonio de Padua nos dio como resultado un porcentaje de 33,23 % por lo que podemos decir que es un suelo bueno apto para el uso de Subrasante y sub-base.
9. RECOMENDACIONES:
Ingresar al laboratorio con los respectivos equipos de seguridad, al mismo tiempo tener previos conocimientos de la práctica que se va a realizar.
Al momento de realizar la compactación de la ultima capa es necesario que el agregado rebose el recipiente, para que al momento de compactar y enrasar este logre ocupar el volumen total del recipiente.
Dejar escurrir bien los moldes con los materiales luego de realizar la inmersión.
Al momento de añadir agua a la mezcla, ser lo más exacto posible para obtener su humedad optima y densidad máxima.
Intentar que el espesor de cada capa al momento de la compactación sean lo más semejantes posibles.
Enrazar muy bien los moldes antes de ser sumergidos al agua para evitar filtraciones significativas en las muestras para impedir alteraciones en los resultados.
83
10. APENDICE 10.1. CALCULOS TIPO
10.2. CALCULO DE CANTIDAD DE AGUA A AUMENTAR:
%
10.2.1.
CALCULO DE LA DENSIDAD HUMEDA:
Densidad Húmeda para muestra 10 golpes
( ) Densidad Húmeda para muestra 25 golpes
( ) Densidad Húmeda para muestra 56 golpes
( )
84
10.2.2.
CALCULO DEL CBR:
CALCULO DEL CBR a 10 GOLPES:
) ( ) ( CALCULO DEL CBR a 25 GOLPES:
) ( ) ( CALCULO DEL CBR a 56 GOLPES:
) ( ) ( 10.2.3.
CALCULO DE LA DENSIDAD SECA:
CALCULO DE LA DENSIDAD SECA a 10 GOLPES:
) ( ) ( 85
CALCULO DE LA DENSIDAD SECA a 25 GOLPES:
) ( ) ( CALCULO DE LA DENSIDAD SECA a 56 GOLPES:
) ( ) ( 11. BIBLIOGRAFIA:
http://es.scribd.com/doc/91989608/Cbr-Informe-de-Lab-Oratorio http://es.scribd.com/doc/59906507/informe-de-laboratorio http://es.scribd.com/doc/30511608/Informe-ensayo-CBR http://es.scribd.com/doc/49199111/ensayo-C-B-R
86
12. ANEXOS. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA DE ENSAYO DEL CBR
Realizando el mezclado de la muestra con el porcentaje de humedad calculado en el ensayo del Proctor
Empezamos a proceso de compactación de las 5 capas, con el pistón metálico de 10 libras
Colocando la mezcla de la muestra en el molde para CBR
Una vez compactada la muestra con las 5 capas, procedemos a retirar el collar y a enrazar con una espátula.
87
