LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO
2017
LABORATORIO
DE
MECANICA
DE
SUELOS
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
TEMA: RELACION DENSIDAD -HUMEDAD DE SUELOS-COMPACTACION DE SUELOS- METODO PROCTOR MODIFICADO
FACULTAD: INGENIERIA CARRERA: INGENIERIA CIVIL DOCENTE: POSTIGO FARFAN ANA ALUMNOS: FLORES NOA GILDA ROCIO
014200262D
QUISPE ANAYA JHAN CARLOS
014200767I
SUMA DE LA COLINA RODOLFO ELIOT
014200160G
PUCUHUANCA PUMALLICA DENNIS JOSUE
011100627C
FECHA: 27/09/2017 CUSCO – PERU 2017
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ÍNDICE
PRESENTACIÓN::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::.:03 OBJETICOS::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::04 MARCO TEÓRICO:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::.:.04 MÉTODO DE TRABAJO::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::.:::: 07 INSTRUMENTOS Y EQUIPOS:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 08 PROCEDIMIENTO CAMPO Y LABORATORIO::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 10 OBTENCIÓN DE DATOS:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 14 PROCESO DE CÁLCULOS:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::.::: 15 CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 15 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 16 BIBLIOGRAFÍA::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 16
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ANEXOS::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 17
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PRESENTACIÓN El presente informe se centra en el estudio y el procedimiento de compactación de suelo por el método de “Proctor Modificado”
en donde se verifica la relación densidad
humedad del suelo, para lo cual utilizamos el método A de la norma MTC-E 115 “COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA (PROCTOR MODIFICADO)”, ya que menos de 20% del material fue retenida en la malla número 4 Además se podrá observar la determinación de la humedad óptima a la cual un suelo alcanza su máxima compacidad y la importancia de la humedad, ya que aumentando y disminuyendo su contenido de agua en un suelo se pueden alcanzar mayores y menores densidades.
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OBJETIVOS
Determinar el contenido de humedad óptimo
Determinar la densidad seca del material
Determinar la relación densidad y humedad de un suelo, atreves de la curva de compactación.
Determinar el método a utilizar según el tipo de suelo que se tiene - Norma MTC-E. 115 (método A, B y C)
MARCO TEORICO. I. COMPACTACIÓN DE SUELOS
imagen: 01- fuente: www.icc.ucv.c
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Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca mejorar artificialmente las características de resistencia, compresibilidad y el comportamiento esfuerzo – deformación de los mismos. En general implica una reducción de los vacíos y, como consecuencia de ello, en el suelo ocurren cambios volumétricos de importancia ligados a la pérdida de aire, porque por lo común no se presenta expulsión de agua. Normalmente el esfuerzo de compactación le imparte al suelo un aumento de la resistencia al corte, un incremento en la densidad, una disminución de la contracción, una disminución de la permeabilidad y una disminución de la compresibilidad. Habitualmente esta técnica se aplica a rellenos artificiales, como terraplenes para caminos o ferrocarriles, bases o sub - bases para pavimentos, estabilizados, presas de tierra, etc.
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II. EL ENSAYO DE COMPACTACIÓN EN LABORATORIO Imagen: 02- fuente: www.icc.ucv.c En la actualidad existen distintos métodos para reproducir en laboratorio las condiciones de compactación en obra. El primero y más difundido es debido al Dr. R. R. Proctor (1933) y es conocido como Ensayo Proctor Estándar . La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas con un pisón de 2,5 [kg] de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 [cm] (imagen 2). Con este procedimiento Proctor observó que para un suelo dado, a contenido de humedad creciente incorporado a la masa del mismo, se obtenían densidades secas sucesivamente más altas (mejor grado de compactación). Asimismo, notó que esa tendencia no se mantenía indefinidamente si no que, al superar un cierto valor la humedad agregada, las densidades secas disminuían, con lo cual las condiciones empeoraban. Es decir, puso en evidencia que, para un suelo dado y a determinada energía de compactación, existe un valor de “Humedad Óptima” con la cual puede alcanzarse la “Máxima Densidad Seca”. El Ensayo Proctor Estándar también es conocido como Ensayo AASHTO T –99 (American Association of State Higway and Transportation Officials – Asociación Americana de Agencias Estatales de Carreteras y Transportes). Todo método de compactación, sea por impacto, como es el caso del Ensayo Proctor, o bien por amasado, vibración o compresión estática o dinámica, produce estabilización del suelo al transferirle energía al mismo. Ciertamente, no existe equipo de compactación aplicable al terreno que sea contraparte o comparable al ensayo de impacto en el Laboratorio (a diferencia de lo que ocurre en el caso de ensayos de amasado, vibración o compresión de laboratorio que encuentran su contraparte en los rodillos pata de cabra, vibro-compactadores, de rueda lisa, etc.). No obstante ello, es tanta la experiencia que se ha acumulado sobre la prueba patrón Proctor, así como la gran cantidad de información que da indicio de su eficacia, que desde el comienzo de su implementación hasta el presente es un método aceptado y referenciado En un sinnúmero de pliegos de obras. En tiempos de la Segunda Guerra Mundial se introdujo el Ensayo Proctor Modificado (AASHTO T –180), como respuesta a las C
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exigencias de subrasantes más densas en aeropistas, demandadas por los pesados equipos de aviación militar que se desarrollaron por entonces. Este ensayo modificó el Estándar aumentando el número de capas de 3 a 5; el número de golpes en cada una de ellas se llevó de 25 a 55; el peso del pisón se elevó a 4,5 [kg] y la altura de caída a 45,7 [cm]. Básicamente con ello se evitó incrementar las compactaciones relativas por encima del 100% del Proctor Normal o Estándar, y la dificultad que presentan algunos suelos en ser compactados en campo cuando su humedad óptima, determinada por ésta última prueba, es cercana al Límite Plástico. Comparando los resultados entre ambos, para un mismo suelo, se puede comprobar que el Modificado provee valores de Densidad Seca Máxima más elevados, a consecuencia de la mayor energía aportada, en correspondencia con menores valores de Humedad Óptima. Actualmente, ambas pruebas cuentan con variantes a las formas originales. La elección del tipo de ensayo a efectuar dependerá, básicamente, de la naturaleza de la obra a realizar. Se proporciona 3 métodos alternativos según la Norma MTC-E. 115. El método usado debe ser indicado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el método no está especificado, la elección se basará en la gradación del material.
METODO "A"
Molde: 101,6 mm de diámetro (4 pulg) Material: Se emplea el que pasa por el tamiz 4,75 mm (Nº 4). Número de capas: 5 Golpes por capa: 25 Uso: Cuando el 20 % ó menos del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº 4). Otros Usos: Si el método no es especificado; los materiales que cumplen éstos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B ó C.
METODO "B"
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Molde: 101,6 mm (4 pulg) de diámetro. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz de 9,5 mm (⅜ pulg). Número de Capas: 5 Golpes por capa: 25 Usos: Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz 4,75 mm (Nº4) y 20% ó menos de peso del material es retenido en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg). Manual de Ensayo de Materiales Otros Usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C.
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METODO "C"
Molde: 152,4 mm (6 pulg) de diámetro. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz 19,0 mm (¾ pulg). Número de Capas: 5 Golpes por Capa: 56 Uso: Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 9,5 mm (⅜ pulg) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz 19,0 mm (¾ pulg). El molde de 152,4 mm (6 pulg) de diámetro no será usado con los métodos A o B.
METODO DE TRABAJO: En este caso se realizó el ensayo de proctor con una muestra, con la cual hay que tener cuidado al momento de realizarlas pruebas ya que conforme se aumente la cantidad de agua se hace más complicado la compactación. Donde parte importante es el enrase de la muestra en el molde y los correspondientes cálculos de los pesos para poder obtener los cálculos más precisos de las humedades dé cada muestra para obtener la mejor relación entre los resultados que se miden mediante el grafico la curva de compactación de proctor. Dicha curva es el resultado de nuestro ensayo de laboratorio y en el cual se deben de tratar de no cometer errores y tener el máximo cuidado. En cuanto al método usado es del tipo “A” ya que nuestro material quedo retenido menos del 20% en la malla N°4.
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INSTRUMENTOS Y EQUIPOS PARA LA COMPACTACION DE SUELO Bandejas, molde, pisón, pipeta, cucharon, comba
F-3_FUENTE PROPIA
TAMIZ # 40
F-4_FUENTE PROPIA
BALANZA, CON APROXIMACION A 0.1g
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F-5_FUENTE PROPIA 8 C
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TARAS
F-6_FUENTE PROPIA
HORNO O ESTUFA
F-7_FUENTE PROPIA AGUA
F-8_FUENTE PROPIA
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PROCEDIMIENTO 1. Para la extracción de del suelo La realización de la calicata se hizo el día 22 de agosto a las 1:00 pm de la tarde en la zona de del paradero final de Batman
F-9_FUENTE PROPIA 2. para el ensayo de relación de densidad humedad de suelo 1. El procedimiento consiste en determinar el contenido de humedad extrayendo
3
muestras, de la parte superior, media e inferior.
2. se selecciona la muestra suficiente para realizar 5 moldeo s, que son aproximadamente 20 kg.
3. trituramos las partículas de suelo que faltan así pasen por la malla N” 40.
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F-12_FUENTE PROPIA
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4. Se tamiza por la malla N” 40 y luego trabajar con ella .
F-11_FUENTE PROPIA
5. separamos la muestra para cada moldeo.
F-13_FUENTE PROPIA 6. comenzamos el moldeo con un contenido de humedad de 4%, adicionando 50 ml para la segunda muestra y así sucesivamente ya que se considera 50ml por cada 1%,
F-14_FUENTEN PROPIA 7. luego mezclar el suelo con cantidad de agua hasta homogenizarla humedad sobre todas las partículas.
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8. procedemos a llenar el molde de proctor en 5 capas con 25 golpes cada una, al finalizar el llenado se verifica que la última capa haya pasado algunos milímetros del collarín
F-15_FUENTE PROPIA 9. Luego se registra los pesos para cada moldeo de: -PESO DEL MOLDE:
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F-16_FUENTE PROPIA
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-PESO DEL MOLDE +SUELO:
F-19_FUENTE PROPIA 10. Se seca la muestra en el horno por 12 a 16 horas hasta peso constante
F-20_FUENTE PROPIA 11. Se pesa la muestra seca que fue sacada del horno.
F-21_FUENTE PROPIA C
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DATOS Y CALCULOS: Para calcular el contenido de humedad W%: (%) =
∗ %
Para calcular la densidad seca (δseca): =
+ (%)
ENSAYO DE COMPACTACION “PROCTOR”
DIMENSIONES DEL MOLDE DIAMETRO VOLUMEN (m) ALTURA (m) (m^3) 0.102 0.117 0.001 DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD MUESTRA TARA N° PESO DE LA TARA (g) PESO DE LA TARA + SUELO HUMEDO (g) PESO DE LA TARA + SUELO SECO (g) PESO DEL AGUA (g) PESO DEL SUELO SECO (g)
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CONTENIDO DE HUMEDAD (W%)
MUESTRA A MUESTRA B MUESTRA C MUESTRA D A-1 A-2 B-1 B-2 C-1 C-2 D-1 D-2 (arriba (abajo (arriba (abajo (arriba (abajo (arriba (abajo ) ) ) ) ) ) ) ) 11.3
11.4
11.4
11.4
11.6
11.3
11.4
11.5
27.1
23.5
35.9
40.1
27.1
40.1
40.7
38.5
26
22.5
33.2
36.9
24.9
35.9
35.6
33.6
1.1
1
2.7
3.2
2.2
4.2
5.1
4.9
14.7
11.1
21.8
25.5
13.3
24.6
24.2
22.1
7.483
9.009 12.385
12.54 17.07 22.17 16.541 21.074 9 3 2 12.467 16.807 21.623
8.246
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DETERMINACION DE LA DENSIDAD MOLDE MUESTRA A CONTENIDO DE 8.246 HUMEDAD (w%) PESO DEL SUELO 2019.3 (g) VOLUMEN DEL 0.001 SUELO (m^3) DENSIDAD 20.720 HUMEDA (KN/m^3) DENSIDAD SECA 19.142 (δseca) (KN/m^3)
MUESTRA B
MUESTRA C
MUESTRA D
12.467
16.807
21.623
2104.5
2086.1
1943.7
0.001
0.001
0.001
21.594
21.406
19.944
19.201
18.326
16.399
RESULTADOS: CHO= δseca=
10.70% 19.272 KN/m^3
GRAFICO:
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ENSAYO DE COMPACTACIÓN 19.75 19.5 19.25 19 ) 18.75 3 ^ 18.5 m / 18.25 N 18 K ( 17.75 ) a 17.5 c e 17.25 s 17 δ ( 16.75 A C 16.5 E S 16.25 D 16 A15.75 D I 15.5 S N15.25 E D 15 14.75 14.5 14.25 14
19.272
10.7 0
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
22.5
25
CONTENIDO DE HUMEDAD (w%) CHO
ENSAYO PROCTOR
CURVA DE COMPACTACIÓN
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
De la curva anterior podemos indicar que el contenido de humedad optimo es de 10.7 %. También de la curva anterior podemos indicar que la densidad seca máxima alcanzada en nuestro suelo es de 19.272 KN/m3. Este ensayo es muy importante para el diseño y construcción de rellenos, terraplenes y bases de caminos. En este ensayo utilizamos el método A donde se emplea un molde de 4 pulgadas de diámetro, empleando el material que pasa por el tamiz N°4, con 5 capas con cada uno de 25 golpes. Nuestra forma de curva es de tipo campana y además nos indica según sus características de curva comunes que es de tipo limo arenoso. En cuanto a las recomendaciones : Se recomienda que el pistón tenga una posición vertical como máximo un 5% de inclinación. Tamizar bien nuestra muestra en la malla N°4 para poder sacar el tipo de método usaremos. Se debe calibrar la balanza antes de pesar las muestras. Preparar los 4kg de suelo echándole poco a poco el agua especificada con la pipeta, evitando que se forme grumos y homogenizando Se debe enrasar cuidadosamente con la regla a la parte superior e inferior de muestra.
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BIBLIOGRAFIA: 16 C
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MARQUEZ CARDENAS GABRIEL. “Propiedades Ingenieriles de Los suelos”. U Nacional de Colombia
JUÁREZ VADILLO E. RICO. RODRÍGUEZ A. “ Mecánica de Suelos”
WILLIAM LAMBE Y ROBERT V. WHITMAN. “ Mecánica de Suelos”. Limusa Editores. T.. Limusa Noriega Editores
Álvarez
Juan
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http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-17.pdf
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https://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_compactaci%C3%B3n_Proctor
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http://www.lms.uni.edu.pe/labsuelos/MODOS%20OPERATIVOS/Proctor%20Modi ficado.pdf
MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES,2000” MTC E 2000“https://www.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/documento
s/manuales/EM-2000/seccion-01/mtc115.pdf
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