PROCTOR MODIFICADO T-180

NIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES Facultad de Ingeniería INGENIERÍA CIVIL

INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES LAB. MECANICA DE SUELOS II CIV-220 Alumno: Univ. Rojas Cornejo Roly Ivan Docente: Ing. Victor Bermejo

SUMARIO

ENSAYO DE COMPACTACION (AASHTO T - 180) 1. INTRODUCCION 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GENERALES 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. APLICACIONES 4. DESCRIPCION DEL ENSAYO 5. CALCULOS Y GRAFICOS 5.1 RECOPILACION DE DATOS 5.2 PLANILLA DE CALCULOS. 6. CONCLUCIONES 6.1 CONCLUSIONES GENERALES 6.2 CONCLUSIONES ESPECÍFICAS

7. BIBLIOGRAFIA 8. HOJA DE DATOS

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ENSAYO DE COMPACTACION (AASHTO T - 180) 1. INTRODUCCION La compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos; el incremento de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantienen el contenido de humedad aproximadamente constante. En la práctica, de compactación se realiza con frecuencia sobre los materiales que se utilizan para rellenos en la construcción de terraplenes, pero también puede realizarse in situ con suelos naturales en proyectos de mejoramiento del terreno. El principal objetivo de la compactación es mejorar las propiedades ingenierìles del material, tales como: Aumentar la resistencia al corte y, por consiguiente, mejorar la estabilidad de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos. Disminuir la compresibilidad y, por consiguiente, reducir los asentamientos. Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad. Reducir el potencial de expansión, contracción o expansión por congelamiento. El grado compactación de un suelo o de un relleno se mide cuantitativamente mediante la densidad seca. La densidad seca que se obtiene mediante un proceso de compactación depende de la energía utilizada durante la compactación, denominada energía de compactación, también depende del contenido de humedad durante la misma. Las relaciones típicas entre la densidad seca. El contenido de humedad y la energía de compactación se obtiene a partir de ensayos de compactación en el laboratorio. La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual presenta un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso especifico y de la humedad optima correspondiente a la capa de material ya compactado. Esta método es para conocer el grado de compactación, es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso especifico seco de campo a partir del material extraído de una muestra, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactado. Cualquier proyectista de fundaciones en algún momento ya tuvo que hacer su diseño basado en conclusiones procedentes de un estudio geotécnico, incluyendo la mejora de una capa de suelo de espesor variable, por medio de la substitución de este por un material granular o de material compactado, por ejemplo, el 95% Proctor Normal o Proctor modificado. Pero, ¿qué significa Proctor? 2



No todos los terrenos naturales en los cuales se debe realizar un cierto tipo de fundación, son adecuados. Un suelo granular suelto, por ejemplo, puede sufrir deformaciones elásticas inadmisibles. Lo mismo puede ocurrir a un terreno cohesivo por razones de consolidación. Debe entonces ser mejorado este suelo. La compactación no es seguramente el único método de mejora de suelos, aún si es uno de las más económicos y populares. Existen varios otros métodos, por ejemplo: las inyecciones, el congelamiento, la vibrofluctuación, la precompresión, los drenes, la estabilización con materiales como la cal o las cenizas. Con la compactación variamos la estructura del suelo y algunas de sus características mecánicas. Algunos de los parámetros que varían con la compactación son: permeabilidad, peso específico y resistencia al corte. A través de la compactación buscamos las propiedades adecuadas para el suelo de una determinada fundación, así como una buena homogenización del mismo, lo cual causará una reducción de la posibilidad de producirse asentamientos diferenciales. La compactación consiste en un proceso repetitivo, cuyo objetivo es conseguir una densidad específica para una relación óptima de agua, al fin de garantizar las características mecánicas necesarias del suelo. En primer lugar se lanza sobre el suelo natural existente, generalmente en camadas sucesivas, un terreno con granulometría adecuada; a seguir semodifica su humedad por medio de aeración o de adición de agua y, finalmente, se le transmite energía de compactación por el medio de golpes o de presión. Para esto se utilizan diversos tipos de máquinas, generalmente rodillos lisos, neumáticos, pie de cabra, vibratorios, etc., en función del tipo de suelo y, muchas veces, de su accesibilidad.

Molde cilíndrico metálico Con los ensayos se pretende determinar los parámetros óptimos de compactación, lo cual asegurará las propiedades necesarias para el proyecto de fundación. Esto se traduce en determinar cual es la humedad que se requiere, con una energía de compactación dada, para obtener la densidad seca máxima que se puede conseguir para un determinado suelo. La humedad que se busca es definida como humedad óptima y es con ella que se alcanza la máxima densidad seca, para la energía de 3



compactación dada. Se define igualmente como densidad seca máxima aquella que se consigue para la humedad óptima. Es comprobado que el suelo se compacta a la medida en que aumenta su humedad, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo, cuya humedad es la óptima. A partir de este punto, cualquier aumento de humedad no supone mayor densidad seca a no ser, por lo contrario, uno reducción de esta. Los análisis son realizados en laboratorio por medio de probetas de compactación a las cuales se agrega agua. Los ensayos más importantes son el Proctor Normal o estándar y el Proctor modificado. En ambos análisis son usadas porciones de la muestra de suelo mezclándolas con cantidades distintas de agua, colocándolas en un molde (Cuadro 1) y compactándolas con una masa, anotando las humedades y densidades secas correspondientes. En poder de estos parámetros, humedad/ densidad seca (humedad en %), se colocan los valores conseguidos en un gráfico cartesiano donde la abscisa corresponde a la humedad y la ordenada a la densidad seca. Es así posible diseñar una curva suave y conseguir el punto donde se produce un máximo al cual corresponda la densidad seca máxima y la humedad óptima. Molde del ensayo Proctor La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50 golpes. Esta diferencia se debe a la existencia de modernos equipos de compactación más pesados que permiten densidades más altas en campo. Existen diferentes Normas que definen estos ensayos, entre la cuales pueden ser destacadas las Normas americanas, ASTM D-698 para el Proctor Normal y ASTM D-1557 para el ensayo de Proctor modificado y la norma brasileña NBR 7182 que se refiere a ambos ensayos. Por lo tanto, cuando es exigido un suelo compactado al 90% Proctor normal o modificado, significa que la compactación debe alcanzar una densidad seca de por lo menos 90% de la densidad seca máxima obtenida con los ensayos correspondientes.

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2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GENERALES Determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de un suelo compactado.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la grafica densidad del suelo versus porcentaje de humedad. Determinar los valores de la densidad del suelo máxima y el porcentaje de humedad optima, esto de la grafica ya mencionada. Ya que estos valores son imprescindible para el calculo del grado de compactación.

3. APLICACIONES 4. DESCRIPCION DEL ENSAYO

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Metodo modificado T – 180. Este método corresponde, con algunas modificaciones al conocido anteriormente como Standard modificado o Proctor Modificado. Los moldes que se emplean son los mismos que los indicados para el método anterior, o sea el pequeño de 4 pulgadas y el grande de 6 pulgadas de diámetro interno. La diferencia fundamental entre este método y el anterior está en el peso del martillo de la altura de caída. El martillo empleado en éste método es el de 10 libras (4.5 Kilogramos) y la altura de caída es de 18 pulgadas (45.7 cms.). En lugar de colocar el material en tres capas, se lo coloca en cinco de aproximadamente igual espesor. Si se emplea el cilindro de cuatro pulgadas se compactará cada capa haciendo caer el martillo 25 veces y si se usa el molde de 6 pulgadas haciendo caer 56 veces cada capa. Igual que en el método anterior, una vez compactado el material, se quitará el collar del cilindro, se harán las pesadas necesarias y se determinará el contenido de humedad del suelo compactado. La densidad obtenida mediante el método AASTHO T-180 es mayor que la obtenida mediante el método AASTHO T-99. Se describe solo el método uno, Proctor Standard, ya que los demás siguen el mismo procedimiento variando solo las características indicadas. 1

Para permitir un mínimo de 5 determinaciones de punto de la curva de compactación, dos bajo la humedad óptima y dos sobre ellas, se procede a secar al aire una cantidad suficiente de suelo.

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Se selecciona el material haciéndolo pasar por la malla Nº4, se pesa el material retenido por ella y el que pasa. Se utiliza en el ensaye solo el material que pase bajo esta malla.

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3


Se mezcla cada porción de suelo, con agua para llevarla al contenido de humedad deseado, considerando el agua contenido en la muestra.

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Para permitir que el contenido de humedad se distribuya uniformemente en toda la muestra, se guardan las proporciones de suelo en envases cerrados.

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Se pesa el molde y su base. Se coloca el collar ajustable sobre el molde.

6

Colocar una capa de material aproximadamente 1/3 de la altura del molde más el collar. Compactar la capa con 25 golpes uniformemente distribuidos en el molde de 100 mm de diámetro con un pisón de 2.5 kg con una altura de caída de 30.5 cm.

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7


Repetir 2 veces la operación anterior, escarificando ligeramente la superficie compactada antes de agregar una nueva capa. Al compactar la ultima capa debe quedar un pequeño exceso de material por sobre el borde del molde, el que debe sobresalir de ¼ a ½ pulgada.

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Retirar cuidadosamente el collar ajustado y enrasar la superficie del molde con una regla metálica. Pesar el molde (con la placa) y el suelo y restar la masa del primero, obteniendo así la masa del suelo compactado ( M). Registrar aproximado a 1 g.

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9


Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelo compactado. Obtener la humedad de cada uno de ellos y registrar la humedad del suelo compactado como el promedio de ambas.

10 Repetir las operaciones anteriores, hasta que haya un decrecimiento en la densidad húmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condición más seca a la condición más húmeda.

5. CALCULOS Y GRAFICOS 5.1 RECOPILACION DE DATOS Gs = 2.69 (asumido por el ingeniero Bermejo) 5 5 5 5 5 numero de capas 56 56 56 56 56 numero de golpes por capa peso suelo humedo mas molde 10 490 10 857 10 997 10 765 10 662 9



peso del molde volumen de la muestra

6 003

6 003

6 003

6 003

6 003

2 126

2 126

2 126

2 126

2 126

Datos para cálculo del contenido de humedad. 59 61 46 36 26 capsula Nº peso suelo humedo mas capsula 420.31 380.62 465.52 500.36 657.6 411.8 365.18 434.46 455.7 584.04 peso suelo seco mas capsula 80.39 77.38 83.41 58.65 73.22 peso de la capsula

5.2 PLANILLA DE CALCULOS. Planilla para el cálculo de la densidad húmeda

numero de capas

5

5

5

5

5

numero de golpes por capa

56

56

56

56

56

peso suelo humedo mas molde

10 490

10 857

10 997

10 765

10 662

peso del molde

6 003

6 003

6 003

6 003

6 003

peso del suelo humedo

4 487

4 854

4 994

4 762

4 659

volumen de la muestra

2 126

2 126

2 126

2 126

2 126

densidad del suelo humedo

2.111

2.283

2.349

2.240

2.191

Planilla para el cálculo de la densidad seca y el contenido de humedad capsula Nº

59

61

46

36

26

peso suelo humedo mas capsula

420.31

380.62

465.52

500.36

657.6

peso suelo seco mas capsula

411.8

365.18

434.46

455.7

584.04

peso de la capsula

80.39

77.38

83.41

58.65

73.22

peso del agua

8.51

15.44

31.06

44.66

73.56

peso suelo seco

331.41

287.8

351.05

397.05

510.82

contenido de humedad densidad del suelo seco

2.568 2.058

5.365 2.167

8.848 2.158

11.248 2.013

14.400 1.916

Puntos para la determinación de la curva de saturación con Gs=2.69 (asumido por el ingeniero Bermejo) m

1.939

n

2.065

o

2.173 10



Grafica contenido de humedad versus densidad del suelo seco 2,250

y = 0,0006x 3 - 0,0191x2 + 0,1691x + 1,7354 R² = 0,9705

2,200 2,150 ] 3

2,100

m d / 2,050 g k [ s D 2,000

1,950 1,900 1,850 0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

% Humedad [%]

curva de saturacion

puntos experimentales

Polinómica (puntos experimentales)

2.18 6.10 6. CONCLUCIONES 6.1 CONCLUSIONES GENERALES Se determino la densidad máxima seca del suelo correspondiente a una humedad optima, estos valores son los siguientes:

2.18 6.10 6.2 CONCLUSIONES ESPECÍFICAS En la grafica se puede observar que la curva que más se aproxima es un polinomial de 3º grado, con el cual se obtuvieron los valores de densidad máxima y humedad óptima.

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Se observo que este ensayo es bastante sencillo y el más barato de estabilización disponible pero además muy importante para la determinación del grado de compactación del suelo u otros. Ya que nos proporciona el valor de la densidad máxima del suelo y el porcentaje de humedad optimo, el cual en nuestro caso nos dio los siguientes valores:

2.18 6.10 3

El valor obtenido de la densidad máxima del suelo ( =2.18 [kg/dm ]). Es un valor bastante importante ya interviene para hallar el grado de compactación.

Según la grafica se puede observar que la curva que más se aproxima es un polinomial. Ya que una de las aplicaciones del ensayo es para determinar el grado de compactación. Se realizara un ejemplo para la determinación del grado de compactación, donde: Valor de la densidad en sitio determinado del ensayo del cono de arena es:

Valor de la densidad máxima del suelo del ensayo Proctor T - 180 es: 3

=2.18[kg/dm ] Entonces el grado de conpactacion sera: G.C. = (1.515/2.18)*100% = 69.5 ˜ 70% Si en obra se pidiese un grado de compactación por ejemplo del x%, entonces se tiene 2 casos: X% < 70% entonces:

X% > 70% entonces:

Esta es una de las aplicaciones de los ensayos Proctor T

–

180 y ensayo del cono de arena.

En cuanto a la grafica contenido de humedad versus densidad del suelo seco se puede observar que la curva de saturación esta por encima de la curva de compactación y además es paralela a esta, lo cual nos quiere decir que se realizo un buen ensayo. 12



7. BIBLIOGRAFIA Ing. Carrasco Miguel Fundamentos de mecánica de suelos Karl Terzaghi Mecánica teorica de los suelos Editorial Acme Mecánica de suelos William Lambe Editorial Limusa noriega editores

8. HOJA DE DATOS

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PROCTOR MODIFICADO T-180

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