REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA M.P.P PARA LA EDUCACIÒN SUPERIOR I.U.T “Dr. FEDERICO RIVERO PALACIO”
MECÀNICA DE LOS SUELOS ENSAYOS DECOMPACTACIÓN DESUELOS Y CONTROL DECOMPACTACIÓN EN CAMPO
BARROSO, Jonathan. Br. BLANCO, Daniel. Br. CARDIER, Luis. Br. FERRANTE, Bárbara. Br. FIGUEIRA, Gabriel. Br. ZAMORA, Mariana. Br.
Caracas, julio de 2013
RESÚMEN
La compactación es la densificación del suelo por medios mecánicos. Los ensayos de compactación de suelos son de gran importancia ya que a través de ellos se puede hallar ciertas características hidráulicas y mecánicas con la finalidad de usar estas particularidades para aumentar la resistencia de un suelo en el cual se va a construir una obra civil. Este grupo de prácticas tiene como objetivo fundamental el estudiar un tipo de suelo en específico, determinar sus pesos unitarios, densidades y humedades para así mejorar las propiedades del material. El ensayo de Proctor Normal tiene como finalidad determinar el peso unitario seco máximo y el porcentaje de humedad óptimo que alcanza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino, empleando una energía de compactación de 600 kN-m/m3. En el caso del ensayo de Proctor Modificado, su finalidad es determinar el peso unitario seco máximo y el porcentaje de humedad óptimo que alcanza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino, empleando una energía de compactación de 2700 kN-m/m3. En el ensayo de suelos granulares, su objetivo principal es determinar el peso unitario seco mínimo que alcanza una muestra mue stra de suelo granular (Norma ASTM D 4254-00), y además, determinar el peso unitario seco máximo que alcanza una muestra de suelo granular (Norma ASTM D 4253-00).En cuanto al método del cono de arena, se centra en la determinación del volumen de una pequeña cavidad en forma cilíndrica, donde se ha retirado parte del suelo compactado en ella; el peso del material retirado entre el volumen de la cavidad es igual a la densidad humedad del suelo. Previamente en laboratorio se determina la densidad de la arena normalizada como dato para el cálculo del volumen del hoyo de la excavación, todo esto con el fin de hallar la densidad in situ.Por otra parte el método de Speedy consiste consiste en determinar de una manera fácil, fácil, rápida y accesible la humedad del suelo in situ a través de un manómetro de presión graduado graduado que marca directamente porcentajes de humedad al hacer reaccionar el carburo con la humedad. Es imperativo destacar, que para elaboración de la curva de compactación de Proctor Normal, no se tomó en cuenta cuenta el 12% de humedad ya que colocando densidad densidad seca obtenida con esta humedad en la gráfica, no obtenemos los resultados deseados.
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RESÚMEN
La compactación es la densificación del suelo por medios mecánicos. Los ensayos de compactación de suelos son de gran importancia ya que a través de ellos se puede hallar ciertas características hidráulicas y mecánicas con la finalidad de usar estas particularidades para aumentar la resistencia de un suelo en el cual se va a construir una obra civil. Este grupo de prácticas tiene como objetivo fundamental el estudiar un tipo de suelo en específico, determinar sus pesos unitarios, densidades y humedades para así mejorar las propiedades del material. El ensayo de Proctor Normal tiene como finalidad determinar el peso unitario seco máximo y el porcentaje de humedad óptimo que alcanza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino, empleando una energía de compactación de 600 kN-m/m3. En el caso del ensayo de Proctor Modificado, su finalidad es determinar el peso unitario seco máximo y el porcentaje de humedad óptimo que alcanza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino, empleando una energía de compactación de 2700 kN-m/m3. En el ensayo de suelos granulares, su objetivo principal es determinar el peso unitario seco mínimo que alcanza una muestra mue stra de suelo granular (Norma ASTM D 4254-00), y además, determinar el peso unitario seco máximo que alcanza una muestra de suelo granular (Norma ASTM D 4253-00).En cuanto al método del cono de arena, se centra en la determinación del volumen de una pequeña cavidad en forma cilíndrica, donde se ha retirado parte del suelo compactado en ella; el peso del material retirado entre el volumen de la cavidad es igual a la densidad humedad del suelo. Previamente en laboratorio se determina la densidad de la arena normalizada como dato para el cálculo del volumen del hoyo de la excavación, todo esto con el fin de hallar la densidad in situ.Por otra parte el método de Speedy consiste consiste en determinar de una manera fácil, fácil, rápida y accesible la humedad del suelo in situ a través de un manómetro de presión graduado graduado que marca directamente porcentajes de humedad al hacer reaccionar el carburo con la humedad. Es imperativo destacar, que para elaboración de la curva de compactación de Proctor Normal, no se tomó en cuenta cuenta el 12% de humedad ya que colocando densidad densidad seca obtenida con esta humedad en la gráfica, no obtenemos los resultados deseados.
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ÍNDICE
RESÚMEN ..................................................................................................................................2 MARCO REFERENCIAL ...........................................................................................................4 COMPACTACIÓN ..................................................................................................................4 DENSIDAD RELATIVA.........................................................................................................8 DENSIDAD DENSIDAD DE CAMPO- MÉTODO DE CONO DE ARENA ..............................................9 ............................. .................9 DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN EN CAMPO DE CONTENIDOS DE HUMEDAD EN SITIO............. SITIO....... ......12 MARCO METODOLÓGICO ..................................................... ......................... ....................................................... ............................................... .................... 14 ENSAYO DE PROCTOR PROCTOR NORMAL ....................................................... ........................... ....................................................... .............................14 ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO MODIFICADO ....................................................... ............................ ............................................... .................... 16 ENSAYO DEL CONO DE ARENA ..................................................... ......................... ........................................................ ................................. .....18 MÉTODO DE SPEEDY ........................................................................... ............................................... ........................................................ ..............................19 ENSAYO DE MESA VIBRATORIA ........................................................ ............................ ....................................................... .............................20 TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE DATOS.......................................... DATOS............... ....................................................... ........................................................ ..............................22 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ....................................................... ........................... ........................................................ ................................. .....29 Barroso, Jonathan ...................................................... .......................... ........................................................ ....................................................... ................................. ......29 Blanco, Daniel ...................................................... ........................... ....................................................... ........................................................ ...................................... .......... 30 Cardier, Luis........................................................................................................................... 31 Ferrante, Bárbara ....................................................... ........................... ........................................................ ....................................................... ................................. ......31 Figueira, Gabriel .................................................................................................................... 32 Zamora, Mariana ....................................................... ........................... ........................................................ ....................................................... ................................. ......33 CONCLUSIONES CONCLUSIONES ............................................................. ................................ ......................................................... ....................................................... .............................34 REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ ............................................ ........................................... ............... 36 ANEXOS ................................................................................................................................... 38
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MARCO REFERENCIAL COMPACTACIÓN La compactación es un proceso de estabilización que nos permite mejorar propiedades resistentes de una masa de suelo, mediante la reducción de su volumen. Su objetivo es el de disminuir la compresibilidad de una masa de suelo, esta a su vez implica disminución de permeabilidad y aumento de la resistencia al corte. Este método se utiliza para la construcción de terraplenes o presas de tierra, mejoramiento de sub-rasantes en vías y fundaciones, colocación de bases y sub-bases de pavimentos, entre otros. Esto indica que la densidad
obtenida de un suelo, de acuerdo al método de
compactación dado, dependerá de su contenido de humedad. El contenido que arroja peso unitario seco (γ d) mayor, se le llama contenido de humedad óptimo. En
general, esta humedad es
menor que la del límite plástico, y disminuye al aumentar la compactación. El contenido de humedad lo podemos expresar de la siguiente forma:
Ecuación 1
.100
% =
En donde: %w= porcentaje de humedad % ω = Porcentaje de humedad
Ww: Peso del agua Ws: Peso del suelo seco
“La densificación de un suelo es de vital importancia ya que se disminuye la
disposición del suelo a asentamientos bajo cargas, se establece un contacto más firme entre las partículas, aumentando la resistencia al corte y su capacidad de soporte por estar más denso y hacerse más estable. Además se disminuye la permeabilidad ya que la masa de suelo es más densa y su volumen de vacíos queda considerablemente reducido”. Según: Ing. Ugas, C. (1997).
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“Los
métodos empleados para la compactación de suelos dependen del tipo de
materiales con que se trabaje en cada caso. Existe un tipo de ensayo establecido para determinar la humedad óptima de consistencia de un suelo y la densidad seca máxima, con una energía de compactación dada, este ensayo se denomina ensayo de proctor, el cual es basado fundamentalmente de la granulometría de la muestra y la magnitud de la obra civil a implantar, para identificar qué energía de compactación, método que represente el diámetro del molde en donde se va a elaborar el ensayo, el número de capas que van dentro del molde y el número de golpes por capas”.
Según: Ing. Ugas, C. (1997).
Se tomaron en cuenta los dos tipos de ensayo: “El Proctor normal: el peso del martillo de compactación es de
2,5 kilogramos y
presenta una altura de 30 centímetros, compactando el suelo en 3 capas con 25 golpes cada una”. “El Proctor modificado: el peso del martillo de compactación es de
4,5 kilogramos y
presenta una altura de 45 centímetros, compactando el suelo en 5 capas con 25 golpes cada una”. El Ing. Celso Ugas
afirma que “Ambos ensayos se deben al ingeniero que
les da
nombre, Ralph R. Proctor (1933), y determinan la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condición de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un retenido máximo del 10 % en esta malla, pero que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8”. Cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la humedad óptima
y el peso volumétrico seco máximo con la prueba
de Proctor estándar”. Ugas también señala que: “El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en
un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de compactación, conforme las especificaciones de la obra: normal, intermedia y modif icada”.
Ecuación 2: % de humedad Wh=
%
∗ + 100
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Dónde: Wh= peso húmedo de la muestra Ws=peso de la muestra.
Ecuación 3: Cantidad de Agua
= wh-ws
Dónde: Wh= peso húmedo de la muestra Ws= peso seco de la muestra
Ecuación 4: Densidad Húmeda
= Dónde:
=Densidad húmeda de la muestra W= peso de la muestra V= volumen de la muestra
Ecuación 5: Densidad Seca
= 1 +
Dónde:
= Densidad seca = Peso Unitario húmedo
= humedad
Ecuación 6: % de humedad %ω=
∗ 100
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Dónde: %ω= porcentaje de humedad
= agua (gr)
Wd= Peso muestra seca
Compactación de suelos granulares
Determinan la densidad de una muestra de suelo granular con poco fino (<15%), el cual, se pretende usar como material de préstamo para compactar. A su vez estos determinan el peso unitario seco mínimo y el peso unitario seco máximo que alcanza una muestra de suelo granular.
Objetivos específicos
Determinar el peso unitario seco mínimo que alcanza una muestra de suelo granular según la norma ASTM D 4254-00.
Determinar el peso unitario seco máximo que alcanza una muestra de suelo granular según la norma ASTM D 4253-00.
Compactación de suelos finos y granulares con % fino mayor al 15%
“Determina la relación entre el peso unitario seco y el %de humedad (curva de
compactación) que caracteriza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino, el cual, se pretende usar como material de préstamo a compactar”.
Objetivos específicos
“Determinar
el peso unitario seco máximo y el %de humedad optimo que alcanza una
muestra de suelo fino o granular con mucho fino, empleando una energía de compactación de 600 Kn-m/m3. (proctor normal)”. Según ASTM D 6 98 -00A.
“Determinar el peso unitario seco m áximo
y el porcentaje de humedad optimo que
alcanza una muestra de suelo fino o granular con mucho fino empleando una energía de compactación de 2700 Kn-m/m3. (proctor modificado)”. Según ASTM D 698 -00A.
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La metodología de ensayo de ambas normativas es esencialmente la misma. Lo que las diferencia es el martillo que se emplea y el número de capas a compactar. (Ver Anexo 1). En este sentido, antes de realizar un ensayo de compactación, es necesario caracterizar la muestra, es decir, clasificarla según el SUC (Sistema unificado de Clasificación). Con el ensayo de granulometría se podrá conocer el 5 de fino que posee el material, así como el % retenido en los tamices ¾’’, 3/8’’ y No.4, lo cual, permitirá seleccionar entre los métodos
A,B,C.
DENSIDAD RELATIVA
La ASTM 453 y 454 define la densidad relativa como “ una propiedad índice de estado de los suelos, se emplea normalmente en gravas y arenas, se halla, en suelos cuya contenido es una reducida cantidad de partículas menores al 0,074 mm. (Malla # 200). Esta nos dice, el grado de compactación del material. Sirve tanto en suelos naturales como en rellenos compactados. Es necesario saber que el porcentaje de finos no debe sobrepasar un 12% y en caso de sobrepasarlo utiliza el procedimiento de vibrado”.
Para determinar la densidad relativa es importante tener los valores correspondientes de la densidad seca o suelta (densidad min.), la densidad compactada (densidad máx.) y la densidad en sitio (esta es obtenida de ensayo de cono de arena). Son indicadas en siguientes formulas:
Ecuación 7: Densidad mínima
= Dónde:
= densidad mínima W= peso de la muestra Vi=Volumen inicial: Correspondiente al espacio ocupado por la muestra suelta. (Ecuación 9)
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Ecuación 8: Densidad Máxima
= Dónde:
= densidad máxima W= peso de la muestra Vf=Volumen final: Correspondiente al espacio ocupado por la muestra compactada.
Ecuación 9: Volumen
= 4 . 2
Dónde: V= Volumen de la muestra D= diámetros correspondientes en cada caso H= alturas determinadas
DENSIDAD DE CAMPO- MÉTODO DE CONO DE ARENA
“Este método de prueba es aplicable para los suelos que no posean cantidades
significativas de roca o de materiales gruesos (38 milímetros).Tampoco es favorable para los suelos orgánicos, saturados, o altamente plásticos que se deformarían o aplastarían durante la excavación del agujero y complicaría la determinación del peso unitario sobre el terreno y la densidad de suelos imperturbados en sitio, es decir, su empleo permanece limitado para suelos en condición no saturada. Por tal motivo, se efectúa para llevar un control de compactación durante la construcción de terraplenes, vías y rellenos estructurales solamente”. Según: Norma
ASTM D 1556-00
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La técnica del cono de arena se utiliza una arena estandarizada, para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que posee para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para establecer la densidad relativa en sitio (obtenida del ensayo de cono de arena) se utiliza la siguiente expresión:
Ecuación 10:
(
−
)
DR= . .( ) *100
Podemos obtener variables en este ensayo como: Grado de Compactación, Densidad seca máxima del suelo en sitio, Peso Unitario Húmedo, Humedad en sitio, Peso Unitario del suelo, Volumen del Cilindro.
Ecuación 11
= 4 . 2
Dónde: V= Volumen del cilindro (cm3) D: Diámetro promedio del molde tipo proctor (cm). H: Altura promedio del molde tipo proctor (cm). π: constante (3.14)
Ecuación 12
= Dónde: γ: Peso Unitario del suelo (g /cm
3
).
W:Peso molde cilíndrico + suelo en sitio - Peso molde cilíndrico (gr). V: Volumen del molde tipo proctor (cm3). 10
Ecuación 13
= .100 Dónde: ω: Humedad en sitio (%)
Wa: Peso del agua contenida en el suelo (gr). Ws: Peso del suelo seco (gr).
Ecuación 14
= Dónde: γ m: Peso Unitario Húmedo (gr/cm³).
Wh: Peso del suelo húmedo (gr). V: Volumen del hoyo (cm³)
Ecuación 15
= (1 + ) Dónde: γ d máx.: Densidad seca máxima del suelo en sitio (g /cm3). γ: Peso Unitario del suelo (g /cm
3
).
ω: Humedad en sitio (%).
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Ecuación 16
.100 . . = Dónde: G.C: Grado de Compactación (%). γ d máx: Densidad seca máxima del suelo en sitio (g /cm3). γ arena: Peso Unitario de la arena Normalizada (g /cm 3).
DETERMINACIÓN EN CAMPO DE CONTENIDOSDE HUMEDAD EN SITIO Métodode presión de gas de calcio- Método de Speedy
Consiste en mezclar una muestra de suelo previamente pesada con carburo de calcio molido en el interior de una cámara de acero hermética, la cual posee en su base un manómetro que registra la presión originada por el gas acetileno, entregando indirectamente la fase húmeda del suelo referida al peso húmedo de la muestra.La limitante es que el método entrega resultados falsos en suelos plásticos y la muestra utilizada es muy reducida. El método del Speedy tiene la ventaja de determinar el contenido de humedad de un suelo en pocos minutos, aunque los resultados deben ser relacionados con el método del horno. Generalmente es usado para controlar la humedad de los suelos antes y después de ser compactados. Este equipo consta de un manómetro, encargado de mostrar la cantidad de humedad en forma porcentual reciente en el suelo ensayado, conjuntamente tiene una balanza, dispuesta de manera tal que sólo se equilibre cuando contenga la cantidad de suelo exacto a ensayar en el conjunto, más una esferas de acero que han de pulverizar la ampolla con el Carbonato de Calcio
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que al unirse con la muestra de suelo produce un gas acetileno que permitirá obtener la humedad.
Densímetro Nuclear Este ensayo determina la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo mediante métodos nucleares, sin tener que recurrir a métodos de intervención física. El densímetro nuclear es un equipo electrónico de medición capaz de determinar rápidamente y con precisión el porcentaje de humedad y la densidad de suelos o agregados y asfalto, directamente en el sitio, sin tener que recurrir al laboratorio, lo que conllevaría a mayor tiempo de espera, que en la mayoría de los casos no se cuenta, por la celeridad de las obras. El equipo utilizado para este ensayo, determina la Densidad mediante la trasmisión, directa o retro dispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de fotones emitidos por una fuente de Cesio- 137. Los detectores ubicados en la base del medidor detectan los rayos gamma y un microprocesador convierte los conteos en una medida de Densidad.
Tipos de mediciones con Densímetro Nuclear Retro dispersada: “es un método rápido y no destructivo. La fuente de emisiones gamma y los detectores permanecen dentro del densímetro, colocado sobre la superficie del material a alizar. Las emisiones gamma penetran en el material evaluando, las emisiones que son recibidas por los detectores que son cuantificadas”.
Transmisión Directa: “en este método de operación la fuente gamma se posiciona a una profundidad específica, dentro de la capa del material a evaluar, mediante su inserción a través de un orificio de acceso hecho con la varilla de perforación. Las emisiones gamma son transmitidas a través del material, hacia los detectores, dentro del densímetro”. (Es la más
peligrosa porque la fuente radiactiva sale del aparato).
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MARCO METODOLÓGICO
ENSAYO DE PROCTOR NORMAL Equipos y Herramientas:
Para realizar este ensayo con éxito se debe contar con una serie de herramientas específicas en el laboratorio, las cuales están citadas en la norma (ASTM D698-00), y son las siguientes:
Balanza con apreciación de 0.1 gr.
Vernier.
Molde y collar estandarizado.
Martillo compactador con un peso de 5.5lb y una caída de 12”.
Horno a temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110º C ± 5º C.
Tara o envase.
Regla de acero.
Cuchara.
Martillo.
Cincel.
Procedimiento: En esta práctica se toma una muestra representativa de un tipo de suelo, es necesario realizar un ensayo granulométrico a la muestra, ya que el método a emplear es en función de su granulometría. Son conocidos tres métodos: A, B o C especificado en la norma (ASTM D698-00). (Ver anexo 1) En el ensayo granulométrico se utiliza n los tamices 3/8”, ¾” y Nº 4 para así conocer el porcentaje de fino que posee esta muestra. Una vez realizado este procedimiento se determinó que el método a utilizar era él A. Se prosigue a medir la 14
briqueta determinada según el método, tomando tres medidas del diámetro con el vernier y se calcula un promedio, estas medidas se toman a cada 120° aproximadamente, una vez calculado el diámetro promedio se realiza la medición de tres alturas de la briqueta y se calcula la altura promedio, esto es necesario para poseer de una manera determinada el volumen del recipiente, culminada esta etapa, se toma la briqueta sin el collar, con su debida base y se pesa la briqueta vacía en la balanza. Como indica la norma (ASTM D698-00), para el método A se requiere aproximadamente 16 kg de muestra para realizar 5 muestreos con 5 porcentajes distintos de humedad, pero para efectos de este ensayo en el laboratorio se modificó a 8 kg, y se le colocó un porcentaje de humedad especifico del 8%, cantidad de agua que se calculóutilizando la ecuación 3, teniendo como resultado una cantidad de agua de 640 ml. Una vez conocido este porcentaje se prosigue a mezclar de forma uniforme la muestra de suelo hasta el punto que esté homogénea con la humedad requerida. Terminada esta etapa de la práctica se le coloca el collar a la briqueta y se ajusta, se toma la muestra humedecida, para luego ser compactada en 3 capas, cada capa con un espesor aproximado de 1/3 de la altura de la briqueta, a 25 golpes, con un martillo de compactación de 5.5 lb con una caída libre de 12” que equivale a una energía de
compactación aproximada de 600 KN-m/m 3.En el proceso de golpes el molde es puesto en una superficie horizontal, de base rígida el cual pueda amortiguar los golpes ocasionados con el martillo, de manera de que el molde no se mueva y se le proporcione a la muestra los golpes distribuidos uniformemente. Culminada esta parte del ensayo se desprende el collar de la briqueta y se remueve, se toma la regla de acero para enrasar la muestra apoyándose en los bordes del molde, una vez enrasada se toma el peso del molde con la muestra compactada. En necesario extraer dos muestras de suelo compactado: para realizar esto se toma el martillo y el cincel para realizar una primera extracción a 1/3 desde la parte superior de la briqueta con el suelo compactado hacia abajo, una vez llegado a ese punto se extrae una cantidad de muestra y se coloca en una tara ya pesada con anterioridad, este proceso se realiza para la segunda extracción de muestra con la diferencia que el punto de extracción será de 1/3 de la altura desde la parte inferior del molde con la muestra hacia arriba, teniendo las dos muestras en las taras se pesan en una balanza y luego se colocan en un horno a una temperatura estándar.Esto se ejecutó, para poseer su porcentaje de 15
humedad, y de esta manera obtener los puntos necesarios para definir la curva que relaciona el peso unitario seco con el porcentaje de humedad (Curva de compactación). (Ver Gráficos 1 y 2).
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO Equipos y herramientas: Para realizar este ensayo son necesarias una serie de herramientas específicas en el laboratorio las cuales están citadas en la norma (ASTM D1557-00), las cuales son las siguientes:
Balanza con apreciación de 0.1 gr.
Vernier.
Molde y collar estandarizado.
Martillo compactador con un peso de 10 lb y una caída de 18”.
Horno a temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110º C ± 5º C.
Tara o envase.
Regla de acero.
Cuchara.
Martillo.
Cincel.
Procedimiento: Al igual que elproctor normal es necesario el ensayo granulométrico para poder conocer que método de proctor se utilizarásegún especificaciones de la norma (ASTM D1557-00). Una vez realizado este procedimiento y determinado el método a utilizar se prosigue a obtener el volumen de la briqueta según su diámetro y alturas que son medidos antes del ensayo.
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Consecutivamente se obtiene el peso de la briqueta sin el collar, todo esto como en el proceso anteriormente explicado de proctor normal Para obtener el muestreo de este ensayo tomamos la misma muestra que utilizamos en el proctor normal (8 kg) con el mismo porcentaje de humedad de 8%, esto quiere decir que los 8 kg que tomamos al comienzo se utilizaron para los dos métodos. La diferencia del proctor modificado con el normal en este caso, es el número de capas. Se colocan 5 capas, cada una de un espesor aproximado de 1/5 de la altura de la briqueta además cada capa será compactada con un N° de 25 golpes, con un martillo de 10 lb con una caída libre de 18” que equivale a una energía de compactación
aproximada de 2700 KN-m/m 3.En el proceso de golpes el molde fue puesto en el piso, ya que este posee una base rígida el cual pudo amortiguar los golpes ocasionados con el martillo, de manera de que el molde no se mueva y se le proporcione a la muestra los golpes distribuidos uniformemente. Una vez culminado esta parte del ensayo se desprende el collar de la briqueta y se remueve, se toma la regla de acero para enrazar la muestra apoyándose en los bordes del molde, luego se toma el peso del molde con la muestra compactada. En necesario extraer dos muestras de suelo compactado para realizar esto se toma el martillo y el cincel para realizar una primera extracción a 1/3 desde la parte superior de la briqueta con el suelo compactado hacia abajo una vez llegado a ese punto se extrae una cantidad de muestra y se coloca en una tara ya pesada con anterioridad, este proceso se realiza para la segunda extracción de muestra con la diferencia que el punto de extracción será de 1/3 de la altura desde la parte inferior del molde con la muestra hacia arriba, teniendo las dos muestras en las taras se pesan en una balanza y luego se colocan en un horno a una temperatura estándar.Esto se ejecutó, para obtener el porcentaje de humedad requerido, para así obtener los puntos necesarios para definir la curva que relaciona el peso unitario seco con el porcentaje de humedad (Curva de compactación).
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ENSAYO DEL CONO DE ARENA
Equipos y herramientas:
Según la norma (ASTM D1556-00) las herramientas y los equipos necesarios para efectuar este ensayo son los siguientes:
Martillo.
Cucharilla.
Brocha.
Cincel.
Cinta métrica
Cabillas.
Bolsas plásticas.
Recipiente (cono de arena).
Placa de acero.
Balanza con apreciación de 0.1 grs.
Horno de temperatura controlada.
Procedimiento: Se llena el recipiente con arena estandarizada, una vez llenado el recipientes se cierra con la tapa que tiene adaptada el cono, este molde se pesa con la arena y el cono colocado, Se prepara la superficie donde va a ser ubicado el ensayo, tal que se encuentre nivelada y limpia. Asentar la placa de acero sobre la superficie plana estando seguro que existe un buen contacto entre la superficie del terreno y el borde del hoyo central. Fijar la placa al suelo con dos cabillas colocadas a cada lado de para así evitar que no haya movimiento durante el ensayo. Luego de asegurarnos que este fija excavamos el hoyo para el ensayo, tomando como referencia el orificio central del plato base, teniendo precaución de no alterar el suelo que rodea el hoyo. La profundidad de éste será de 15 cm y el diámetro será igual al diámetro del hoyo central del plato. Las paredes del hoyo 18
deben ser lisas en la medida de lo posible. Al finalizar la excavación ubicamos todo el suelo excavado y el suelo suelto durante la excavación en bolsas limpia libre de residuos. Se invierte el cono con la arena sobre el plato. Se abre la válvula y se deja que la arena normalizada llene el hoyo y el embudo. Cuando la arena deje de fluir se cierra la válvula. Se recupera la arena del hoyo y de la plancha de acero en la bolsa. Se pesa el recipiente con el cono después de haber vaciado la arena al igual que las 2 bolsas recuperadas con la muestra de suelo y la arena normalizada. Finalmente se toma una fracción de suelo y se ubica en una tara ya pesada la cual va ir al horno a temperatura constante para posteriormente obtener su contenido de humedad
MÉTODO DE SPEEDY
Equipos y Herramientas
Speedy: consta de un envase de aluminio, en forma de campana, que en su base tiene integrado un manómetro de presión y en la parte superior posee una horquilla en forma de estribo que sirve para cerrarlo herméticamente. También tiene una tapa en forma de copa para colocar la muestra.
Balanza con capacidad de 12 gramos.
Instrumentos para medir el carburante.
Esferas pulverizadoras de una pulgada de diámetro.
Procedimiento: Se extrae una cantidad de muestra de suelo, el Speedy trae una balanza la cual nos permite saber la cantidad de suelo especifica que se necesita, una vez pesada se coloca dentro del humedimetro también se colocan dos esferas de hierro dentro del equipo una vez realizado este paso se prosigue a colocar una ampolla de carburo de sodio, finalizado de colocar estos materiales se le coloca la tapa y se cierra bien. Manteniendo el cuerpo del instrumento en posición horizontal, se rota por 10 segundos de tal forma que las esferas estén en órbita, describiendo la circunferencia interior. Se deja reposar el 19
Speedy por 20 segundos y luego se repite el ciclo rotación-reposo, hasta que la lectura del manómetro sea constante, el procedimiento debe durar 3 minutos.
ENSAYO DE MESA VIBRATORIA
Para calcular la densidad relativa en laboratorio es necesario seguir las pautas y pasos que nos otorga la norma ASTM D 4254-00, debido a que nos especifica cada paso para realiza de forma satisfactoria este ensayo.
Equipos y herramientas: Para este ensayo es necesario constar con las herramientas y maquinaria necesarias especificada en la norma las cuales son:
Balanza con apreciación de 0.1 grs.
Regla metálica.
Brocha.
Vernier.
Mesa vibratoria.
Molde.
Embudo.
Cuchara.
Dial indicador.
Procedimiento: Para realizar este ensayo se toma un molde estándar el cual no exceda el que especifica la norma, luego se mide tres diámetros cada medición se realiza a 120° de la otra, una vez tomadas estas medida se calcula un promedio de la tres para encontrar un diámetro final, con la altura es similar, se toma 3 medidas de alturas y se calcula una promedio, al finalizar esta parte de la práctica se toma el molde vacio y se pesa,A este 20
molde se le fue agregando la arena estandarizada, distribuyéndola cuidadosamente con movimientos circulares con el uso de del embudo , de tal manera de llenar el molde sin ninguna energía de compactación, al finalizar el llenado se enraso con la regla metálica, apoyándose del molde y del material, para así obtener la nivelación adecuada, una vez finalizado este proceso se toma el molde con la muestra y se pesa. Luego se coloca el molde en la mesa vibratoria y se coloca un plato espaciador en la parte superior, tomando la lectura inicial con el dial, en dos extremos del molde. Luego se coloca encima de este, una pesa normalizada según el volumen del molde (esta pesa hace el peso de una compactadora la cual es usada en campo). Se prosigue a encender la maquina por 8 min debido a la frecuencia de la mesa vibratorio, finalizado los 8 min se retira la pesa y se prosigue a medir de nuevo la lectura con el dial. Durante el ensayo realizado en el laboratorio no se cumplió con la continuidad de los 8 min debido a que el aparato no quedo bien ajustado lo que puede ser un factor importante a la hora de la interpretación de los resultados
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TRATAMIENTO DE DATOS
Ensayo de relación Humedad-Densidad en suelos Cálculos En total se tomaron 4 puntos de humedad de 8kg cada uno, con contenidos de humedad de: 8%, 10%, 12%, 14%, respectivamente para cada Proctor. Se procesa la data, utilizando las ecuaciones 1, 2, 3, 4, 5 y 6. Luego se realiza las gráficas Densidad Vs. Contenido de humedad para cada Proctor, y derivando las ecuaciones de las líneas de tendencia polinomiales, se determinan sus cotas en X y Y, correspondientes a Densidad Máxima y Humedad Óptima. (Ver Tablas 1-2, Gráficos 1-2)
Densidad de Campo Cálculos: Las variables correspondientes a este ensayo se calculan con las ecuaciones 11, 12, 13, 14, 15 y 16, expresados de forma ordenada en la tabla Nº3.
Densidad Relativa Cálculos: En principio se determina el volumen inicial de la muestra, antes del proceso de vibrado. Luego, se establece la diferencia de alturas promedio correspondiente a las lecturas iníciales y finales del dial, con el fin de obtener una altura relacionada al reacomodo de las partículas del material después del vibrado, y de esta manera calcular el volumen final, utilizando la ecuación 9 según sea el caso. (Ver Tabla Nº4) Se procede a realizar el cálculo de la densidad mínima y máxima, utilizando las ecuaciones 7 y 8 respectivamente. Por último se calcula la densidad relativa con la ecuación 10, utilizando la densidad teórica de la arena en sitio.
22
Tabla Nº 1.
Procesamiento de datos para cálculo de Humedad y Densidad Seca del ensayo Proctor Normal.
PROCTOR NORMAL MOLDE Humedad
TARA gr.
VOL cm3.
PESO SUELO Kg.
DENSIDAD HUMEDA K/m3
ENVASE Nº
105 8
10
12
14
3338
3342
4345
4316
934,48
932,54
942,65
942,04
1,758
1881,26
1,78
1937,8
1,807
1988,23
ENVASE + SUELO HUMEDO
ENVASE + SUELO SECO
AGUA CONTENIDA EN gr.
SUELO SECO gr.
50,25
47,86
2,39
29,01
8,24
18,85
HUMEDAD %
PROMEDIO
(ϒd)
DENSIDAD SECA Kg/m 3
HUMEDAD %
D. SECA (ϒd) K/M
3
1738,07
42
26,3
69,62
66,34
3,28
40,04
8,19
1738,82
99
18,81
59,81
56,71
3,1
37,9
8,18
1739,02
7
31,53
47,19
45,87
1,32
14,34
9,21
1774,46
126
19,05
38,56
36,9
1,66
17,85
9,30
1772,92
123
18,78
37,76
36,17
1,59
17,39
9,14
1775,47
63
18,07
28,55
27,44
1,11
9,37
11,85
1713,87
1
18,1
29,59
28,42
1,17
10,32
11,34
1721,71
200
21,79
32,97
31,8
1,17
10,01
11,69
1716,29
100
25,9
139,33
124,48
14,85
98,58
15,06
1727,94
120
26,83
110,13
100,71
9,42
73,88
12,75
1763,39
6
38,74
95,64
88,44
7,2
49,7
14,49
1736,64
1916,9
1,873
TARA ENVASE
8,20
1738,64
9,22
1774,28
11,62
1717,29
14,10
1742,66
*Los datos de la zona sombreada no fueron tomados en cuenta para la realización de la gráfica, debido a la dispersiónde ese punto en relación a los otros.
23
Gráfico Nº1. Curva Peso Específico Vs. Contenido de Agua del ensayo Proctor Normal. CURVA DE COMPACTACIÓN PROCTOR NORMAL 1810
) ³ 1800 m / 1790 k ( o 1780 c i f i c 1770 e p s 1760 e o 1750 s e 1740 P
1730 7
8
9
10
7,0205 X 2
12
13
14
Contenido de agua, w (%)
y = -7,0205x2 + 157,24x + 921,35
y
11
157,24 X 921,35
y ' 2( 7,0205) 2 1 X 157,24
0 14,05 X 157,24 X y
157,24 14,05
11,19
7,0205(11,19) 2
157,24(11,19) 921,35 1801,78
% óptima: 11,19 dmax: 1801,78
24
15
Gráfico Nº1. Curva Peso Específico Vs. Contenido de Agua del ensayo Proctor Normal. CURVA DE COMPACTACIÓN PROCTOR NORMAL 1810
) ³ 1800 m / 1790 k ( o 1780 c i f i c 1770 e p s 1760 e o 1750 s e 1740 P
1730 7
8
9
10
7,0205 X 2
12
13
14
15
Contenido de agua, w (%)
y = -7,0205x2 + 157,24x + 921,35
y
11
157,24 X 921,35
y ' 2( 7,0205) 2 1 X 157,24
0 14,05 X 157,24 X y
157,24 14,05
11,19
7,0205(11,19) 2
157,24(11,19) 921,35 1801,78
% óptima: 11,19 dmax: 1801,78
24
Tabla Nº2. Procesamiento de datos para cálculo de Humedad y Densidad Seca del ensayo Proctor Modificado
PROCTOR MODIFICADO MOLDE Humedad
8
10
12
14
TARA gr.
VOL cm3.
3338
934,48
3342
4345
4316
932,54
942,65
942,04
PESO SUELO Kg.
DENSIDAD HUMEDA K/m3
ENVASE Nº 25
26,01
57,5
55,08
2,42
29,07
8,32
1859,18
1,882
2013,95
104
19,05
65,6
61,99
3,61
42,94
8,41
1857,77
12
31,93
76,83
73,42
3,41
41,49
8,22
1861,00
45
26,33
42,36
41,02
1,34
14,69
9,12
1894,64
14
22,3
44,42
42,5
1,92
20,20
9,50
1888,02
32
22,71
35,65
34,58
1,07
11,87
9,01
1896,51
32
17,87
27,85
26,81
1,04
8,94
11,63
1873,01
1,928
1,971
1,961
2067,47
2090,9
2081,65
TARA ENVASE
ENVASE + SUELO HUMEDO
ENVASE + SUELO SECO
AGUA CONTENIDA EN gr.
SUELO HUMEDAD % SECO gr.
(ϒd)
DENSIDAD SECA Kg/m3
12
18,1
27,3
26,31
0,99
8,21
12,06
1865,90
20
18,74
26,55
25,8
0,75
7,06
10,62
1890,11
127
26,64
109,86
99,56
10,3
72,92
14,13
1824,01
24
27,36
80,57
73,56
7,01
46,20
15,17
1807,41
70
25,06
111,47
102
9,47
76,94
12,31
1853,51
25
PROMEDIO HUMEDAD %
D. SECA (ϒd)
8,32
1859,31
9,21
1893,06
11,44
1876,34
13,87
1828,31
K/M3
Tabla Nº2. Procesamiento de datos para cálculo de Humedad y Densidad Seca del ensayo Proctor Modificado
PROCTOR MODIFICADO MOLDE Humedad
8
10
12
14
TARA gr.
VOL cm3.
3338
934,48
3342
4345
4316
932,54
942,65
942,04
PESO SUELO Kg.
DENSIDAD HUMEDA K/m3
ENVASE Nº 25
26,01
57,5
55,08
2,42
29,07
8,32
1859,18
1,882
2013,95
104
19,05
65,6
61,99
3,61
42,94
8,41
1857,77
12
31,93
76,83
73,42
3,41
41,49
8,22
1861,00
45
26,33
42,36
41,02
1,34
14,69
9,12
1894,64
14
22,3
44,42
42,5
1,92
20,20
9,50
1888,02
32
22,71
35,65
34,58
1,07
11,87
9,01
1896,51
32
17,87
27,85
26,81
1,04
8,94
11,63
1873,01
1,928
1,971
1,961
2067,47
2090,9
2081,65
TARA ENVASE
ENVASE + SUELO HUMEDO
ENVASE + SUELO SECO
AGUA CONTENIDA EN gr.
SUELO HUMEDAD % SECO gr.
(ϒd)
DENSIDAD SECA Kg/m3
12
18,1
27,3
26,31
0,99
8,21
12,06
1865,90
20
18,74
26,55
25,8
0,75
7,06
10,62
1890,11
127
26,64
109,86
99,56
10,3
72,92
14,13
1824,01
24
27,36
80,57
73,56
7,01
46,20
15,17
1807,41
70
25,06
111,47
102
9,47
76,94
12,31
1853,51
25
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PROMEDIO HUMEDAD %
D. SECA (ϒd)
8,32
1859,31
9,21
1893,06
11,44
1876,34
13,87
1828,31
K/M3
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Tabla Nº 3. Procesamiento de datos para cálculo de Densidad de Campo ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO EN SUELOS ARENA NORMALIZADA Nº DEL HOYO
1
2
3
4
PROFUNDIDAD DEL HOYO A PARTIR DE LA RASANTE ACTUAL m.
0,15
0,15
0,15
0,15
A
PESO INICIAL ENVASE + ARENA Gr.
6346,90
6182,30
6989,90
6506,50
B
PESO FINAL ENVASE + ARENA Gr.
4782,30
4338,80
1554,80
1363,40
C
PESO DE ARENA EMPLEADA Gr. ( A-B )
1564,60
1843,50
5435,10
5143,10
D
PESO DE LA ARENA ENTRE CONO Y APERTURA DE LA PLACA Gr.
348,60
348,00
1415,20
1415,00
E
PESO DE LA ARENA EN HOYO Gr. ( C-D )
1216,00
1495,50
4019,90
3728,10
F
DENSIDAD DE LA ARENA Gr./cm
1,40
1,40
1,40
1,40
G
VOLÚMEN DEL HOYO cm 3 ( E/F )
868,57
1068,21
2871,36
2662,93
H
PESO HÚMEDO DEL SUELO EXTRAÍDO Gr.
1578,78
2036,75
5509,70
5152,93
I
DENSIDAD HÚMEDA DEL SUELO Kg/m ((H/G)*1000)
1817,67
1906,69
1918,85
1935,06
IDENTIFICACIÓN DEL HOYO
O Y O H L E D N E M Ú L O V
A N E R A E D O N O C L E D O D O T È M
D A A D D I E S M N U E H D
3
3
Tabla Nº 3. Procesamiento de datos para cálculo de Densidad de Campo ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO EN SUELOS ARENA NORMALIZADA Nº DEL HOYO
1
2
3
4
PROFUNDIDAD DEL HOYO A PARTIR DE LA RASANTE ACTUAL m.
0,15
0,15
0,15
0,15
A
PESO INICIAL ENVASE + ARENA Gr.
6346,90
6182,30
6989,90
6506,50
B
PESO FINAL ENVASE + ARENA Gr.
4782,30
4338,80
1554,80
1363,40
C
PESO DE ARENA EMPLEADA Gr. ( A-B )
1564,60
1843,50
5435,10
5143,10
D
PESO DE LA ARENA ENTRE CONO Y APERTURA DE LA PLACA Gr.
348,60
348,00
1415,20
1415,00
E
PESO DE LA ARENA EN HOYO Gr. ( C-D )
1216,00
1495,50
4019,90
3728,10
F
DENSIDAD DE LA ARENA Gr./cm
1,40
1,40
1,40
1,40
G
VOLÚMEN DEL HOYO cm 3 ( E/F )
868,57
1068,21
2871,36
2662,93
H
PESO HÚMEDO DEL SUELO EXTRAÍDO Gr.
1578,78
2036,75
5509,70
5152,93
I
DENSIDAD HÚMEDA DEL SUELO Kg/m ((H/G)*1000)
1817,67
1906,69
1918,85
1935,06
J
ENVASE Nº
21
7
10
12
K
TARA DEL ENVASE Gr.
18,09
31,52
21,04
27,38
L
TARA + FRACCIÓN DE SUELO HÚMEDO Gr.
59,92
70,44
48,94
56,84
M
TARA + FRACCIÓN DE SUELO SECO Gr.
58,39
68,45
47,49
55,41
N
PESO DEL AGUA CONTENIDA Gr. ( L-M )
1,53
1,99
1,45
1,43
O
PESO NETO SUELO SECO Gr. ( M-K )
40,30
36,93
26,45
28,03
P
HUMEDAD EN SITIO % ( (N/O)*100 )
3,80
5,39
5,48
5,10
Q
*HUMEDAD TEÓRICA DE COMPACTACIÓN %
10,79
10,79
10,79
10,79
R
DENSIDAD SECA DEL SUELO EN SITIO 3 Kg./cm ( [(I/(100+P)]*100 )
1751,19
1809,20
1819,12
1841,13
S
*DENSIDAD SECA TEÓRICA DE COMPACTACIÓN Kg/m3
1845,07
1845,07
1845,07
1845,07
T
COMPACTACIÓN EN SITIO % ( (R/S)*1OO )
99,41
98,06
98,59
99,79
IDENTIFICACIÓN DEL HOYO
O Y O H L E D N E M Ú L O V
A N E R A E D O N O C L E D O D O T È M
D A A D D I E S M N U E H D
D A D E M U H E D O D I N E T N O C
S E L A N I F S O T U P M Ó C
3
3
*Se tomaron valores promedio de los resultados de humedad óptima y densidad seca máxima obtenidos del ensayo Proctor.PROMEDIO sitio: 4,96 – PROMEDIO sitio: 1804,55 Kg/m³
Humedad-Método Speedy 27
4,60%
Tabla Nº 4. Procesamiento de datos para cálculo de Densidad Relativa.
MESA VIBRATORIA PESO DE MOLDE (gr)
PESO DE MOLDE + MUESTRA (gr)
DIÁMETRO DE MOLDE d (cm)
PROFUNDIDAD DE MOLDE Hi (cm)
3631,9
7622,2
15,2
15,52
LECTURAS DE DIAL LECTURAS INICIAL
PUNTO
FINAL
ΔH= I - F
DIFERENCIA DE (mm) ΔH*0,01 ALTURAS dh (cm)
LECTURAS
DIVISIONES
LECTURAS
DIVISIONES
A
45 v, 25 d
4525
23 v, 42 d
2342
2183
21,83
B
45 v, 72 d
4575
25 v, 0,6 d
2500,6
2074,4
20,74
2,1287
1 VUELTA (v)= 100 DIVISIONES 1 DIVISIÓN (d)= 0,01 mm CÁLCULO DE VOLÚMENES VOLÚMEN INICIAL (cm³) (π*d²/4)*Hi
VOLÚMEN FINAL (cm³) (π*d²/4)*(Hi -dh)
2816,23
2429,96 CÁLCULO DE DENSIDADES
DENSIDAD MÍNIMA Ecuación 7
DENSIDAD MÁXIMA
1,41 gr/cm³
1,64 gr/cm³
Ecuación 8
DENSIDAD RELATIVA
* Ecuación 10
53,33%
*Para efectos de cálculo en la ecuación 10, la densidad de la arena normalizada se asumió con el valor de 1,5 gr/cm³, un poco más alto a lo establecido para la realización del ensayo (1,4 gr/cm³), tomando en cuenta que el material empleado es de uso demostrativo en la práctica de laboratorio, siendo sometido a compactación varias veces, acción que genera una sobre-compactación, permitiendo que su densidad aumente.
28
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Barroso, Jonathan Luego de la ejecución del ensayo de Proctor Normal, se obtuvo que la densidad seca máxima fue de 1801,79 kg/m3 y la humedad óptima fue de 11,19 %; mientras que para el ensayo de Proctor Modificado, la densidad máxima fue de 1888,35 kg/m3 y la humedad optima fue de 10,39 %. Contrastando los resultados de ambos ensayos para una misma muestra de suelos, se puede observar que en el ensayo de proctor modificado se consiguió una mayor densidad seca máxima con un menor porcentaje de humedad, esto debido a que se le aplicó una mayor energía de compactación. Esto también es indicio de que hubo un mayor reacomodo de las partículas del suelo. Es importante mencionar varios aspectos al momento de realizar esta práctica, uno de ellos fue que para realizar el ensayo de proctor modificado, se utilizó el mismo molde usado en proctor normal. Otro aspecto importante fue que al momento de realizar la curva de compactación de proctor normal, no se tomó en cuenta el 12% de humedad ya que su densidad seca no dio lo deseado. El ensayo de Densidad Relativa arrojó que la densidad seca mínima fue de 1,42 g/cm3 y la densidad seca máxima fue de 1,64 g/cm3; comparando estos datos, podemos señalar que son resultados coherentes ya que la densidad mínima no es mayor a la máxima y se mantienen entre los valores estándares. Al mismo tiempo, la densidad relativa obtenida fue de 53,33 %, con lo que podemos deducir que el suelo estaba medianamente compactado. Asimismo, el valor de la compactación óptima en un suelo es de 80% y al compararlo con la densidad relativa podemos decir que para que el suelo alcance la compactación optima, se debe compactar un 26,7 % extra. Para el ensayo de Densidad de Campo por el método de Cono de Arena, se obtuvo que la densidad húmeda del suelo fue 1918,88 kg/m3. Posteriormente, con esta densidad se calculó la densidad seca del suelo que fue 1819,18 kg/m3. Finalmente, con la densidad seca y la densidad seca teórica la cual se calculó promediando las densidades secas máximas de Proctor, se calcula la compactación en sitio la cual arrojo un 98,96 %. Comparando estos datos, se puede decir que la compactación en sitio está entre los valores estándar de 90 a 95% lo cual es indicio que el suelo estudiado tiene una muy buena compactación, adecuada para construir sobre él. Al realizar el ensayo de Contenido de Humedad de Campo (Método de Speedy) se obtuvo que el porcentaje de humedad fue de 4,6 %; y el porcentaje de humedad de la muestra extraída de la excavación secado al horno fue de 5,48 %. Se puede apreciar que la diferencia 29
entre ambas es menor a 1%, lo que implica que la humedad arrojada por el método de Speedy está muy cercana a la real hallada en laboratorio.
Blanco, Daniel Realizamos el día martes 9 de julio de 2013 el ensayo de densidad “IN SITU”
o en sitio
la cual se define como la masa por unidad de volumen de un suelo en estado natural. Ahora conforme, no obviando su carácter poroso, conviene discrepar entre la densidad de sus componentes sólidos y la del conjunto del suelo. Realizamos la determinación de la densidad de los suelos principalmente para controlar la compactación del mismo, en este caso una muestra tomada de las áreas paralelas del campo de softbol, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad. Para ello realizamos el método del cono de arena en referencia al ASTM D1556-64, debido, a que es un métodoen el cual se determina de forma indirecta el volumen de un hoyo excavado para luego, después de diversos procedimientos determinar la densidad del suelo mismo y seguidamente la humedad mediante el método de Speedy el cual nos permite determinar el porcentaje de humedad en campo, regido por ASTM 4944. En el método del cono de arena bajo los cumplimientos procesos y requisitos de la norma obtuvimos una densidad relativa de 0.53 porcentaje ≥ 0.8
³
la cual debe estar comprendida en un
el arrojo de este resultado, nos indica que es un suelo poco apto para la ³
construcción de una edificación de gran envergadura, es quizás por ello, que la construcción de la zona recreativa como las canchas y campos de futbol y softbol están ubicadas precisamente en este sitio especifico del instituto universitario de tecnología Dr. Federico Rivero Palacio. En el caso de la determinación del porcentaje de humedad en campo mediante el método de Speedy el aparato arrojó una resultado de 5.39% donde en comparación con la norma ASTM 4944 el porcentaje de humedad en campo según el aparato de Speedy debe ser de 4.6% es notable que el porcentaje obtenido por nosotros tiene una diferencia un tanto considerable de 0.79% dando como resultado un suelo fino con mas porcentaje de humedad logrando así convertirlo en un suelo no apto para la construcción de una edificación considerable en tamaño, aun así, debemos tomar en cuenta que un día antes del ensayo hiso presencia en el sitio del ensayo normalizadas precipitaciones.
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Cardier, Luis
La densidad relativa dio un valor de 53,3% muy por debajo de valor normativo el cual es ≥ 80% se puede decir que dio estos valores debido a que la muestra de suelo utilizada a sido
ensayada en muchas ocasiones, permitiendo que la muestra este mas suelta a la hora de realizarse dicho ensayo. Con respecto a el porcentaje de compactación en sitio, en el ensayo de densidad de campo en suelo dio valores dentro de los normativos igual a 98,96%, quiere decir que el suelo en sitio estaba compactado casi al 100% y su % de vacío era mínimo. Según lo normativo es ≥ 90%.
Ferrante, Bárbara En el ensayo de proctor se evaluaron cuatro muestras de las cuales la ensayada con una humedad de 12% arrojo un valor de densidad de 1717,29; valor por debajo de las otras humedades comprendidas entre10% y 14%. Esta variación de resultado pudo ser motivada a un error al momento de tomar los pesos, a que no se colocara la cantidad de agua requerida en ese punto, en que durante el proceso de compactación la muestra haya perdido agua o quizás `por un mal proceso a la hora de compactar. Para el análisis de la curva de compactación haciendo énfasis en lo mencionado en la norma ASTM D698-00, en proctor normal se obtuvo una humedad óptima de 11,19% para una densidad de 1801,79 kg/m. Resaltando que la tercera densidad no se tomó en cuenta para la realización de la gráfica. Con respecto al ensayo de proctor modificado se realizó la compactación con las mismas humedades y una mayor fuerza aplicada reflejada en la gráfica con una densidad de 1888,35 kg/m³ con una humedad óptima de 10,39%. Comparando resultados de ambos ensayos podemos analizar que se obtuvo una mayor densidad en proctor modificado con un nivel de humedad más baja a un mayor grado de energía de compactación. En el ensayo de densidad de campo se calculó un porcentaje de humedad para la muestra extraída en sitio que fue secada en horno, de allí se obtuvo un valor de 5,39%. por 31
medio del método de Speedy se obtuvo una humedad de 4,6% en campo. Al comparar ambos valores de humedad el valor del Speedy no varía mucho con respecto a la humedad real obtenida en el laboratorio. Para la densidad relativa se utilizaron los cálculos de densidad máxima y densidad minina por el método de la mesa vibratoria. En dato de la densidad de la arena de 1,4 gr/cm³ para el cálculo de densidad relativa se le incremento un 0,1 para efectos de este ensayo, ya que, dicha densidad era mayor a la densidad obtenida en campo por lo que en efecto no era congruente porque la densidad de campo no puede ser menor a la densidad del material ensayado en laboratorio. El valor de la densidad relativa del material en campo fue de 53,33%, según lo establecido en las normas de densidad
D1556 y densidad relativa D4253 y D4254 la
compactación optima de un suelo tiene que ser igual o mayor al 80%. Lo que quiere decir que con el valor de 53,33% en la densidad nos indica que el suelo en campo es un suelo medianamente compactado.
Figueira, Gabriel Para el ensayo de proctor normal los resultados obtenidos fueron: 11.19 % de humedad optima con una densidad máxima de 1801.19 kg/cm³, en el ensayo de proctor modificado obtuvimos un porcentaje de humedad optima de 10.39% y una densidad máxima de 1888.35%. Estos valores son aceptados y comprendidos por la norma ASTM D-689
El valor obtenido del ensayo de densidad relativa fue de 53,33% este se encuentra debajo del valor normativo que es mayor o igual al 80% y el grado de compactación fue de 53,33 % lo que podemos decir que esta medianamente compactado. El peso unitario seco obtenido en campo fue de 1819,18 Kg/m3 y el peso teórico de compactación de 1845,07 Kg/m3. Los que nos da una compactación en sitio de 98,96%, con este valor podemos decir que el suelo está altamente compactado muy cerca del porcentaje mayor de compactación.
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Zamora, Mariana En base a los expuesto por la ASTM D1557 y D698, y realizando la curva de Peso Seco Vs. Contenido de humedad para cada ensayo proctor, se pudo determinar los porcentajes de humedad (11,19% y 10,39%) para los cuales el material ensayado alcanza una densidad máxima óptima de compactación (1801,79 Kg/m³ (Normal); 1888,35 Kg/m³ (Modificado). Obviamente la densidad máxima obtenida con proctor modificado es mayor a los datos obtenidos del proctor normal, ya el peso del martillo influye en la energía de compactación, permitiendo aumentar la compacidad del material. Se calculó las variables in situ del suelo. El valor promedio de densidad seca arrojó un valor de 1804,55 Kg./cm³, con un 4,96% de humedad, que coherentemente se compara con el valor de la humedad registrada con el Speedy (4,6%) denotando su similitud. Al relacionar la densidad seca en sitio, con el peso volumétrico teórico apoyado en los valores máximos obtenidos con proctor, se determina que el suelo en sitio posee un grado de compactación de 98,96%, por encima del rango mínimo de aceptabilidad (90-95%) es decir, un suelo muy denso, muy compactado, a solo 1,04% de alcanzar la densidad máxima, basándose en lo expuesto por la norma ASTM D4253 y D4254. Existe coherencia entre los valores obtenidos para densidad máxima (1,63 g/cm³) y mínima (1,42 g/cm³), esto debido a la relación entre el peso de la muestra y los diferentes volúmenes tomados en cuenta para el cálculo de cada una. Al calcular la Densidad Relativa, dió como resultado 53,33%, este valor es comparable al 80% de compactación óptima de suelo, la cual podría ser alcanzada al aplicar un 27% de compactación extra, como lo establece la norma antes mencionada.
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CONCLUSIONES
Al comparar los resultados entre ambos ensayos Proctor, se evidencia que los valores de la densidad seca en el modificado son más elevados que los del normal, en correspondencia con los porcentajes de humedad. Con esto se entiende que el material al ser sometido a una mayor energía de compactación, las partículas se reordenan y el volumen de poros se reduce, para luego ser ocupado por más partículas de suelo. Es por esto que la densidad aumenta: la muestra experimenta un cambio en el peso, ocupando el mismo volumen. Con las densidades secas máximas alcanzadas: 1801,79 Kg/m³ (Normal); 1888,35 Kg/m³ (Modificado), se obtienen los porcentajes de humedad óptimos de compactación para ese material (11,19% y 10,39% respectivamente), determinando así la compactación máxima de ese suelo, parámetro a tomar en cuenta para el diseño estructural e hidráulico de proyectos de ingeniería. La elección del tipo de ensayo a efectuar dependerá, básicamente, de la naturaleza de la obra a realizar. En los suelos No Cohesivos secos o saturados, la compactación por impacto no produce una curva definida en relación humedad-densidad. Es por ello que se realiza el ensayo de la Mesa Vibratoria. Los valores definitivos correspondientes a la densidad máxima (1,63 g/cm³) y mínima (1,42 g/cm³) son coherentes: densidad máxima mayor a la mínima, sin embargo estos valores demuestran que el material no posee gran capacidad de compactación, debido a la pequeña diferencia entre ellos. El valor arrojado de Densidad Relativa es de 53,33%, podría decirse que el material se encuentra medianamente compactado, por lo que debe ser sometido a compactación en un 27% aproximadamente para alcanzar la optimización del 80% tal como lo establece la norma ASTM D4253 y D4254. Sin embargo dichos valores podrían diferir de la realidad, debido a ciertas razones: No se pudo tomar en cuenta el valor real de la densidad de la arena normalizada (1,39 gr/cm³), tomando en cuenta que dicho material es empleado en usos demostrativos para prácticas de laboratorio, y ha sido sometido a compactación varias veces, permitiendo que su densidad aumente cada vez que se ensaya, a causa de la disgregación progresiva de las partículas. También inciden los percances ocurridos durante la realización del estudio, tales como el mal ensamblaje del molde, acción que ocasionó la interrupción parcial del ensayo afectando su tiempo estipulado de vibrado constante; y la ausencia de un vibrómetro, necesario para dar la frecuencia exacta a la mesa de vibración. Por su parte con el método del cono de arena, la determinación de la densidad del suelo in situ (1804,55 Kg. /cm3) es necesaria para saber el estado de la compactación del suelo por capas, de esta forma se puede realizar un trabajo de mejor forma, además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad. Por otra parte el datos obtenido por el método 34
de secado al horno (4,96%) indica la humedad del suelo en sitio, y se demuestra su coherencia al compararlo con el valor de la humedad registrada gracias al método Speedy (4,6 %), ensayo que permite controlar la humedad en campo según las especificaciones técnicas de los proyectos. El Peso unitario seco medido en campo tiene aproximadamente un 98,96% en proporción al Peso Unitario seco máximo, eso indica la alta compacidad del suelo en sitio. No se realizó el método del densímetro nuclear, por falta de recursos económicos para costear el valor del equipo, ensayo que además debe realizarse por personal calificado para operarlo correctamente.
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