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PROCTOR MODIFICADO
DOCENTE: ING. MARCELO AREVALO
TEMA: PROCTOR MODIFICADO Y ENSAYO DEL SPEEDY
ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS II
ALUMNO
: Gonzales Reyes Diego Alonso
CICLO: V
TARPOTO – PERÚ 2015
MECANICA DE SUELOS II
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INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo daremos a conocer acerca del tema denominado PROCTOR MODIFICADO; En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico. 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 a una mayor masa del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado. 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. 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 modificada. .
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OBJETIVO GENERAL Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3).
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1.1)
MATERIALES
El material a emplearse para realizar el proctor modificado fue una muestra que nos brindó el laboratorio.
Tamaño nominal aproximado: 25 a 30 kilos
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PROCTOR MODIFICADO 1.2) EQUIPOS DE LABORATORIO Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de ser cilíndricos hechos de materiales rígidos y con capacidad que se indican en Figuras 1 y 2. Las paredes del molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. El tipo “partido” deberá tener dos medias secciones circulares, o una sección de tubo dividido a lo largo de un elemento que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que reúna los requisitos de esta sección.
El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico debe ser plana
Molde de 4 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 4,000 ± 0,016 pulg (101,6 ± 0,4 mm) de diámetro interior, una altura de 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5 mm) y un volumen de 0,0333 ± 0,0005 pie3 (944 ± 14 cm3).
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• Pisón o Martillo.- Un pisón operado manualmente ó mecánicamente. El pisón debe caer libremente a una distancia de 18 ± 0,05 pulg (457,2 ± 1,6 mm) de la superficie de espécimen.
Balanza.- Una balanza de aproximación de 1 gramo
Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a través de la cámara de secado.
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PROCTOR MODIFICADO Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3 mm).
• Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm), conforme a los requisitos de la especificaciones ASTM E11 (“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”).
• Martillo de Hule
• Cincel MECANICA DE SUELOS II
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• Latas enumeradas
• Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con incrementos de agua.
1.3) FUNDAMENTO TEORICO MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO PROCTOR MODIFICADO LABORATORIO
METODO
C
QUE
SE
EMPLEO
EN
EL
El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante. En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material en proyectos de mejoramiento del terreno. Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo. Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en laboratorio. La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la actualidad se presentan diferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de golpes. La compactación en el quinto ensayo está basada en la combinación depresión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa. Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales degradación uniforme que carecen de finos.
Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo de MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO compactación total de aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3 (2 700 kNm/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de la Curva de Compactación. IMPORTANCIA Y USO El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos de cimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos de agua. Durante el diseño de los rellenos de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especímenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el óptimo contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco (Ɣmáx) mediante un ensayo de compactación. Los especímenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o seco del optimo (wo) o al optimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (Ɣmáx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) o al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (Ɣmáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación.
Otro elemento importante e infaltable en el proceso de compactación, es la Energía específica o intensidad de compactación, dada por esta ecuación:
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PROCTOR MODIFICADO Dónde: N = Número de golpes por cada capa. n = Número de capas. W = Peso del martillo compactador. h = Altura de caída del martillo. V = Volumen total del molde de compactación. Ec = Energía Específica o energía de deformación MUESTRAS La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75mm), 3/8pulg (9,5mm) ó 3/4pulg (19.0mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés mediante el Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino (MTC E – 204). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información es deseada.
Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- 5 • Golpes por Capa.- 56 • Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD POR EL METODO DEL SPEEDY
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PROCTOR MODIFICADO Un
aparato
obras
ofrecer
presión carburo terreno.
método rápido y seguro para determinar el contenido de humedad del suelo en el campo, valiéndose para ello de un portátil y sencillo, constituye una importante necesidad en la construcción de carreteras y de construcción civil. Un dispositivo, comercialmente extendido para este fin, que grandes esperanzas, mide el contenido de humedad indirectamente, calculando la del gas generado cuando el de calcio reacciona con la humedad, en una pequeña muestra del
Un método rápido y exacto para determinar los contenidos de humedad en materiales o productos del suelo, ha constituido durante mucho tiempo una de las metas de los ingenieros. Los investigadores han dedicado mucho esfuerzo a desarrollar la gravimétrica, la química, la electricidad, la técnica nuclear, el penetrómetro, la tensión y la térmica, con métodos aplicados a cada una de estas cuestiones, para la determinación del contenido de humedad de los terrenos. Un método químico, utilizando el carburo de calcio como reactivo, está poniendo de manifiesto su importancia. El principio comprendido en este método químico para la determinación de la humedad, es que una cantidad dada de humedad reaccionará con el carburo de calcio, para producir un volumen específico de gas (acetileno). La reacción es en la forma siguiente: Basado en este principio se desarrolló un dispositivo en Inglaterra, que encerró en un recipiente a presión el gas originado en esta reacción. La presión del gas se lee sobre un manómetro situado en un extremo del recipiente a presión, para que se lea en porcentaje la humedad, referido al peso de la muestra en húmedo.
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PROCTOR MODIFICADO Aparato y procedimiento de prueba. El medidor de humedad es un recipiente hueco de aluminio que tiene un manómetro en un extremo y una caperuza, con una disposición de sujeción por abrazadera por el otro, tiene en su equipo auxiliar una caja para el transporte, una balanza tarada para pesar la muestra que se va aprobar, una pequeña paleta de mano para medir el carburo de calcio. COMO DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD AASHTO T-625
METODO SPEEDY
USO DEL MEDIDOR DE HUMEDAD SPEEDY 1. Preparar el material para la comprobación de humedad Polvo, arena, otro material granular ligero. No se necesita preparación. Ponerlo en el «Speedy" y probar. Arcillas, suelos y algunos materiales gruesos. Poner dos pulverizadores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo rápido, y mezclar como en la fase 6. Polvos gruesos, carbón, Poner dos pulverizadores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo «Speedy", y mezclar como en la fase 6. Líquidos. Pesar primero. Mezclar después con arena de sílice seca, para mantener y dispersar el líquido, de forma que el reactivo pueda alcanzarlo. Poner en el «Speedy» y probar. Pastas. Lo mismo que para líquidos. La arena evita el apelotonamiento del material de prueba. 2. Pesar la muestra El peso correcto se muestra cuando la flecha o el rayo rojo coinciden con la marca sobre la balanza. Nota: la balanza debe ser adecuadamente equilibrada, por lo menos una vez a la semana 3. Poner la muestra en el medidor o aparato probador Después de usar un paño o cepillo para limpiar el casquete, asegurarse de que se han eliminado todas las huellas de material procedentes de la prueba anterior; colocar la MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO muestra dentro del casquete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo en el casquete (véase la fase número 4). 4. Añadir reactivo Para el "Speedy" de 50 gramos, añadir dos cucharillas de reactivo al cuerpo; para el «Speedy» de 26 gramos, añadir tres cucharillas (suficiente para la mayor parte de los materiales). 5. Cerrar herméticamente el «Speedy» Mantener el «Speedy» horizontalmente para evitar que el material de prueba y el reactivo se mezclen, antes de que el instrumento esté cerrado herméticamente. Insertar el casquete, oscilar el estribo por encima del casquete y apretar el tornillo de la parte superior.
6. Mezclar Sacudir el «Speedy» con fuerza de extremo a extremo. Al primer movimiento de la aguja del aparato de medida, girar el medidor o aparato probador, poner el aparato de medida con el extremo hacia arriba, para asegurar la total liberación de todo el contenido de humedad de la muestra. 7. Leer el dial o cuadrante Cuando la aguja se para, girar el «Speedy» a la posición horizontal y leer el cuadrante. 8. Liberar y vaciar Aliviar la presión lentamente, vaciar los contenidos y limpiar el «Speedy» con un paño.
TOMA DE
MUESTRAS
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EN SUELOS Página 14
PROCTOR MODIFICADO 1. El peso correcto se muestra cuando el rayo o flecha roja coincide con la marca sobre la balanza. 2. a balanza debe ser adecuadamente equilibrada. 3. Poner la muestra dentro del medidor o aparato probador Después de usar un paño o cepillo para limpiar el casquete, estando seguro de que se han eliminado todas las huellas de material de pruebas anteriores, poner la muestra dentro del casquete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo dentro del casquete. 4. Añadir reactivo y bolas Poner dos cucharillas de reactivo en el cuerpo o, para materiales abultados, ponerlas en el casquete. Poner las dos bolas de acero dentro del cuerpo del «Speedy». 5. Cerrar herméticamente el «Speedy» Mantener el «Speedy» horizontalmente, para evitar que el material de prueba y el reactivo se puedan mezclar antes de que el instrumento se cierre herméticamente. Insertar el casquete, oscilar suavemente el estribo por encima del casquete y apretar herméticamente el tornillo de la parte superior 6. Mezclar con bolas Mantener el «Speedy» horizontalmente; poner las bolas en órbita, alrededor de la circunferencia interior del cuerpo. Las bolas actúan como un triturador de bolas, para romper los pedazos de la muestra. Tiempo de mezcla para suelos del tipo de arcilla densa, unos 3 a 4 minutos. 7. Leer el dial o cuadrante Cuando la aguja se para, leer el dial, manteniendo horizontalmente el «Speedy». 8. Soltar, vaciar, examinar
1.4) PROCEDIMIENTO
Primero: Tener Material seco. (se secó en la cocina)
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Segundo:
Uniformizar
material
Tercero: cuartear material
Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
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Determinar la capacidad volumétrica del molde.
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Capac.Volum. = 2114.319
Colocar el molde con su collar sobre la placa base.
Se hiso cuatro ensayos con porcentajes diferentes de contenido de agua. (2%, 4%,6% y 8%)
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Pesar 5 kg de suelo.
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Se aplicó el método C ya que el retenido en el tamiz 3/8 es mayor al 20%.
Se colocó diversas porciones de suelo en bandejas con aproximadamente el contenido creciente de agua para la prueba en iguales incrementos 2%, 4%, 6%,8%.
Se pesa las latas con sus respectivos números
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Se mezcla el material de manera uniforme
Se busca homogeneizar la humedad en la muestra al momento de la compactación.
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Se empezó a compactar la primera muestra que es natural en 5 capas con 56golpes por cada capa. Pesa el molde más el suelo compactado sin el collar.
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Luego se pesa el molde más el material
Se extrae muestra del fondo y de encima para poder
promediarlo.
La muestra se lleva al horno 24 horas
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Se hiso humedad de cada muestra.
Calculo de
cálculos de contenido de
de peso específico cuatro muestras.
las
Se hiso un ajuste de curva para determinar el peso específico máximo.
1.5) CALCULOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado, Plotee los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (ver ejemplo, Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,1 lbf /pie3 (0,2 kN/m3) y contenido de agua aproximado a 0,1%. En base a la curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximo Peso Específico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D4718 (“Método de ensayo para la corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Esta corrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de laboratorio
CONTENIDO DE HUMEDAD
% Humedad =
2 x 5000 100
= 200
Va aumentando de 2 en 2 hasta llegar al 8%
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PROCTOR MODIFICADO PESO UNITARIO SECO
CONTENIDO DE AGUA PARA UNA SATURACION COMPLETA
1.6) RESULTADOS MECANICA DE SUELOS II
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DENSIDAD DE CAMPO
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INTRODUCCION A un suelo natural o compactado muchas veces se le debe medir la densidad in situ, tal como se presenta en la realidad. Este parámetro se puede medir con equipos nucleares, con el balón de goma o con el método del cono de arena. Este informe expone las bases del método del cono de arena y expone un ejemplo de cálculo de densidad in situ para este método. Los datos obtenidos son utilizados para calcular la densidad relativa del suelo. Este informe proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio.
ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN Este método de ensayo establece cómo determinar la densidad y el peso unitario de suelos in situ utilizando el equipo de cono de arena. Este método de ensayo se puede utilizar también para la determinación de densidad y peso MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO unitario in situ de suelos inalterados, siempre que los poros o vacíos del suelo sean lo suficientemente pequeños para evitar que la arena utilizada en el ensayo se introduzca en ellos. El suelo u otro material utilizado en el ensayo deben tener suficiente cohesión o atracción entre partículas para mantener estables las paredes del agujero confeccionado, y ser lo suficientemente firme para soportar sin deformaciones ni desprendimientos la leve presión ejercida durante la excavación y el posicionamiento del equipo sobre él. Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o con alta plasticidad que se puedan deformar o comprimir durante la excavación del agujero. Este método de ensayo puede no ser adecuado en suelos conformados por materiales granulares sueltos que no mantienen las paredes estables del agujero del ensayo, suelos que contienen cantidades considerables de material grueso mayor que 38 mm de diámetro y suelos granulares que tienen un alto índice de vacíos. Cuando los materiales que son ensayados contienen una cantidad considerable de partículas mayores que 38 mm o cuando se requiere que el volumen del agujero excavado sea mayor que 2 830 cm3, se debe aplicar los métodos ASTM D 4914 o ASTM D 5030. REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que deberán ser de la edición vigente. NTP 339.143 (Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena) MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono) ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method) ASSHTO T 191 (Density In-Place by the Sand Cone Method)
MARCO TEORICO DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO METODO MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO CONO DE ARENA (ASTM D1556−64) Una vez que se han definido los criterios de compactación − en la forma de especificaciones técnicas– para las obras en terreno, es necesario utilizar un método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la compactación. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: Cono de arena Balón de densidad Densímetro nuclear En este informe nos referiremos solamente el primero. El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico. EQUIPOS Y MATERIALES Aparato de Densidad Se utilizara el cono convencional, y menor o igual a 150 mm (6”) en el otro. Se utilizara el macro cono. El cono convencional utilizado en este ensayo es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cilíndrica de 12.7 mm (½”) de abertura, que controla el llenado de un cono de 6” de diámetro y 60° de ángulo basal. Un extremo termina en forma de embudo y su otro extremo se ajusta a la boca de un recipiente de aproximadamente 1 galón de capacidad. La válvula debe tener topes que permitan fijarla en su posición completamente cerrada o completamente abierta. Base metálica de 12”X12”, con un agujero en el centro de 6” de diámetro.
Arena
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PROCTOR MODIFICADO La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además, deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz de 2 mm (No.10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (menor que 250 μm, No.60), para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica (arena de Ottawa o Guamo, Tolima) Balanzas Una balanza de capacidad de 10 kg y sensibilidad de 2 g y otra de capacidad de 200 g y sensibilidad de 0.1 g
Placa base Es una placa con un orificio central de igual diámetro al del embudo de aparato del cono de arena.
Cincel Para la perforación en el suelo estudiado.
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Martillo Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el suelo estudiado.
Brocha Para limpieza y mejor aplicación del ensayo.
Guantes. Para recoger la muestra.
Cucharon Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra. MECANICA DE SUELOS II
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Deposito Para almacenar la muestra mientras esta se extrae.
Tamiz ¾” Para pasar la muestra.
PROCEDIMIENTO DE LA TOMA DE DATOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Se seleccionara el lugar para efectuar el ensayo, siendo éste en el sector nor-oriente de la Universidad Central. Se prepara la superficie del punto a controlar, nivelándola o emparejándola y quitando el material vegetal que hubiere, para conseguir un buen asentamiento de la placa. Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada y se procede a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con un diámetro menor (desde el centro) y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavación debe ser similar al espesor de la capa bajo control, que en este caso se supuso de 15 cms. por no tener especificaciones técnicas. Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo que delimitan la perforación, especialmente cuando predominan partículas que al sacarlas pueden desmoronar los costados, cambiando la geometría de la perforación. Si esto ocurriese, se deberá hacer una perforación nueva. Se coloca todo el suelo excavado en un envase o bolsa resistente, el cual debe cerrar herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de material o contaminación, con un papel que indique las condiciones de la muestra (lugar, fecha, material, hora, etc.). Se procede a pesar en la balanza el cono con la arena ya en su interior como peso inicial. Se procede a colocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final. Se pesa un porcentaje de muestra para determinar su contenido de humedad posteriormente en laboratorio.
CALCULOS
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PROCTOR MODIFICADO Con el peso de la muestra recuperada y el volumen del agujero, obtenemos la Densidad Húmeda del suelo, mediante la siguiente expresión, ya conocida:
Así mismo determinamos el Contenido de Humedad de la muestra recuperada:
Finalmente, la Densidad Seca del suelo la obtenemos mediante la siguiente expresión:
Dónde: γd = Densidad Seca de campo. γh = Densidad Húmeda. h = Contenido de humedad.
DATOS DEL LABORATORIO MECANICA DE SUELOS II
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DETERMINACION DE LA DENSIDAD EN EL CAMPO MAXIMA DENSIDAD SECA: 2.070 gr/cc HUMEDAD OPTIMA: 6.4 % DENSIDAD DE LA ARENA: 1.36 gr/cc
ENSAYO DE CBR
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PROCTOR MODIFICADO DEFINICION El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo. OBJETIVO Determinar el valor del C. B. R. de los suelos, cuando son compactados y ensayados en el laboratorio, mediante la comparación entre la carga de penetración en el suelo y aquella de un material normalizado o “estándar”. DESCRIPCION Este ensayo fue inventado por la División de Carreteras de California en 1.929 y nos permite determinar la Resistencia al Corte de un suelo bajo condiciones de Humedad y Densidad controladas. El CBR (California Bearing Ratio) se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistón una profundidad de 0.1 pulgadas en una muestra de suelo y el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistón, la misma profundidad de 0.1pulgadas, en una muestra patrón de piedra triturada.
La relación C.B.R. generalmente se determina para0.1” y 0.2” de penetración, osea para un esfuerzo de1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente. Con el fin de duplicar en el laboratorio la condición más crítica que se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del C.B.R. se MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO sumergen en agua hasta obtener su saturación. Los ensayos C.B.R. se puede efectuar también sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobresuelos en el sitio.
EQUIPO Molde CBR, con collarín y la base perforada.
Disco espaciador.
Pistón o martillo (10 lb. Y altura de caída de 15- 18 pulg)
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Plato y vástago.
Trípode y extensómetro.
Marco de carga CBR.
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Tanque para inmersión.
Horno.
PREPARACION DE LA MUESTRA MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se pasa el material por el tamiz ¾” y se desechan las partículas retenidas en el tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material, pero con partículas que sean retenidas en el tamiz ¼” y que pasen por el tamiz ¾”. Se determina la humedad óptima del material siguiendo el mismo procedimiento de la Compactación Proctor Modificado con las siguientes excepciones: Se usa el material que pase por el tamiz ¾” en lugar del ¼”. Se usa el molde C.B.R. con sus aditamentos. El material sobrante de la determinación de la humedad óptima (25 libras aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el máximo peso unitario seco. Se debe prevenir la evaporación. Se pesan 3 moldes de C.B.R. con las respectivas placas de soporte del molde, estas deben tener 28 perforaciones de 1/8” de diámetro. Se compactan 3 muestras en los moldes preparados, usando para el primero 56 golpes, para el segundo 25 golpes y para el tercero 10 golpes. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipación. Cada capa debe ser de 1” de espesor después de compactada y la última capa debe estar ½” más arriba de la unión del molde con su collarín. La humedad de las muestras así compactadas no debe ser ni mayor ni menor que 0.5% de la humedad óptima; de otra forma se debe repetir el ensayo. Se retira el collarín del molde y se lo pesa junto con la muestra compactada, el disco espaciador y la placa de soporte. Se coloca un filtro de papel sobre la placa de soporte y luego se voltea el molde con la muestra compactada (el espacio dejado por el disco queda lógicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa de soporte. La muestra está lista para ser sumergida.
METODO DE SUMERGIR LA MUESTRA Y MEDIR LOS CAMBIOS VOLUMETRICOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturación que se presentan en el terreno, la muestra preparada como se indica anteriormente, se sumerge en un recipiente. Se coloca sobre las muestra sobrepeso de 5 libras (esto representa aproximadamente 3” de material). Por lo tanto si se desea calcular el número de sobrepesos necesarios, se estima el espesor en pulgadas del material que la muestra va a soportar y se divide por 3. Se coloca un filtro de papel sobre la superficie de la muestra compactada, luego la placa perforada con su vástago y sobre esta los pesos y sobre-pesos requeridos. Se coloca un extensómetro junto con un trípode que sirva para sostenerlo. Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja allí durante cuatro días hasta que esté completamente saturada y no tenga más cambios volumétricos; se debe tomar la lectura de los extensómetros todos los días. Al cabo de 4 días se saca el molde del agua, se seca y se deja escurrir por espacio de 15 minutos. Se quitan los sobrepesos y se pesa la muestra saturada con el fin de apreciar la cantidad de agua absorbida por el espécimen. La muestra se encuentra lista para la penetración del pistón PROCEDIMIENTO (PENETRACION DEL PISTON) Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada. Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en o con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero. Se aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05” por minuto. Se toma la lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5” de penetración del pistón. Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistón. Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.
CALCULOS
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PROCTOR MODIFICADO Se calculan los Esfuerzos Aplicados dividiendo la carga para el área del pistón. La carga se obtiene multiplicando cada lectura del dial de cargas por la constante del aparato.
Se dibujan las curvas Esfuerzo vs. Penetración para cada molde, colocando en las abscisas cada una de los valores de penetración y en las ordenadas los respectivos esfuerzos. En cada una de las curvas, el cero debe ser desplazado, para así compensar los errores debidos a irregularidades en la superficie de las muestras y para corregir la curva si esta empieza cóncava hacia arriba.
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Se determina el valor del C.B.R. para cada molde tomando en cuenta que: La relación C.B.R. generalmente se determina para 1” y 2” de penetración, osea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente. De estos dos valores se usa el que sea mayor.
Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C.B.R. de cada molde. Se determina el C.B.R. de la muestra de acuerdo a la Densidad Seca Máxima obtenida en el ensayo de Compactación, como se muestra a continuación:
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PROCTOR MODIFICADO 1.7) CONCLUSIONES
Con esta prueba se obtiene la humedad óptima de compactación así como, el peso específico seco máximo, con la finalidad de obtener una muy buena compactación en campo si se reproducen las condiciones en las que se realiza la práctica en el laboratorio; ofrece resultados confiables que si realmente se cumplen en campo se pueden obtener resultados satisfactorios. 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, así como una buena homogenización. Es importante conocer la humedad óptima de un suelo en relación a su peso volumétrico seco máximo, para saber si tenemos que agregarle agua o reducir la cantidad de agua en el suelo
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PROCTOR MODIFICADO 1.8) DISCUSIONES
Durante la ejecución de los ensayos, se evidenciaron varias problemáticas que dificultaban el correcto desarrollo de la práctica; tales problemáticas afectan la precisión del método que se está llevando a cabo Acerca de las dimensiones del molde; luego de las mediciones in situ del molde para proctor, se determinó que había un cierto margen de diferencia entre lo teórico y lo práctico Una última discusión que se presentó, y de forma muy común fue el drástico cambio de espesor que sufrían las capas que se iban compactando a medida que se acercaba la humedad del suelo a la humedad óptima, pues en ciertas ocasiones estos cambios provocaban que no se lograra completar la cuota necesaria para completar el molde y un poco más, tal y como lo pone la norma.
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PROCTOR MODIFICADO 1.9) RECOMENDACIONES
Dentro de las recomendaciones esenciales antes del inicio de la práctica es evaluar la capacidad de trabajo de los elementos, es decir, que el martillo ejecute su movimiento apisonador sin ningún inconveniente, o que no tenga elementos de suelo en su base que afecten de manera significativa el ensayo, pues si la base del martillo posee o bien antes o durante la práctica alguna capa de suelo adherida su base, es tal capa la que recibe la energía de apisonamiento o gran parte de ella, y no la capa de suelo en el molde como debe ser. De acuerdo con lo anterior no está de más advertir que luego de cada proceso apisonador que se ejecute, sería adecuado revisar la base del martillo y ver si se ha formado o no una capa luego de apisonar cada capa. En caso de que si se haya formado tal capa, solo es cuestión de retirarla con ayuda de algún elemento cortante Otro elemento a tener en cuenta es la facilidad o dificultad que posea el anillo del proctor para girar, esto con el fin de evitar someter la más compacta dentro del proctor a esfuerzos que alteren la muestra en caso de que el giro del anillo deba hacerse con más fuerza de lo habitual. De la misma forma, constatar todas las características in situ de los elementos que lo requieran, en este caso, del sistema del molde y el anillo. En cuanto a la masa de suelo, se recomienda dosificar el agua de mezcla durante el mezclado, no usándola toda de una sola vez, sino irla distribuyendo de manera uniforme y evitar amasar más de la cuenta, pues hay que tener en cuenta que un proceso de amasado muy proactivo puede generar cambios en la naturaleza del material. También, hay que tener en cuenta el tiempo que la mezcla permanece húmeda, pues con el paso del tiempo la mezcla de suelo húmeda se va secando por acción del aire.
1.10) BIBLIOGRAFIAS MECANICA DE SUELOS II
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Principios de ingeniería de cimentaciones. Braja M. Das. International Thomson Editores. Mecánica de Suelos. Limusa Editores. T. William Lambe y Robert V. Whitman. Limusa Noriega Editores Geotecnia. Ensayos de campo y de laboratorio. AENOR. http://www.galeon.com/geomecanica/cap14.pdf https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/File/3779573409891/SuelosCompTe oPrat.pdf http://www.bdigital.unal.edu.co/1864/15/cap14.pdf http://www.slideshare.net/ERaCC1/compactacion-de-suelos-15469536 http://www.arqhys.com/arquitectura/metodos-compactacion-suelo.html http://www.slideshare.net/ERaCC1/compactacion-de-suelos-15469536
1.9) ANEXOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Ensayo de Compactación Proctor Modificado NTP 339.141 (ASTM D1557) Contenido de Humedad
NTP 339.127 (ASTM D2216)
Para relaciones entre Peso Unitario y Contenido de Humedad de suelos con 30% ó menos en peso de material retenido en la malla 3/4" (19,0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19,0 mm), (“Método de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). ASTM D 4718 (“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”).
ASTM E11
Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D-4718. Si el método es usado para suelos que drenan libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino
MTC E – 204
Peso Específico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D4718 El martillo mecánico debe cumplir las especificaciones de calibración de la norma D2168 Una balanza clase GP5 que cumpla los requisitos de la norma
D4753
Para obtener el contenido de agua de acuerdo con el método de ensayo D2216 Para determinar la gravedad especifica Descripción del material utilizado en el ensayo Se aplicará lo indicado en la Norma
D854 D2844 UNE 103-801:1994
• (Peso del martillo, altura de caída, método de ensayo, etc.) con excepción de lo siguiente: Las Barras serán reemplazadas por las “AW”, que son las usadas en el ensayo SPT y la punta cónica se reemplazará por un cono de 6,35 cm (2.5 pulgadas) de diámetro y 60º de ángulo en la punta NTP339.133 (ASTM D1586)
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DOCENTE: ING. MARCELO AREVALO
TEMA: PROCTOR MODIFICADO Y ENSAYO DEL SPEEDY
ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS II
ALUMNO
: Gonzales Reyes Diego Alonso
CICLO: V
TARPOTO – PERÚ 2015
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PROCTOR MODIFICADO
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo daremos a conocer acerca del tema denominado PROCTOR MODIFICADO; En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación al costo y el desarrollo estructural e hidráulico. 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 a una mayor masa del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado. 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. 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 modificada. .
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OBJETIVO GENERAL Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el Contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una Energía de Compactación de 56 000 lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3).
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1.1)
MATERIALES
El material a emplearse para realizar el proctor modificado fue una muestra que nos brindó el laboratorio.
Tamaño nominal aproximado: 25 a 30 kilos
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PROCTOR MODIFICADO 1.2) EQUIPOS DE LABORATORIO Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de ser cilíndricos hechos de materiales rígidos y con capacidad que se indican en Figuras 1 y 2. Las paredes del molde deberán ser sólidas, partidas o ahusadas. El tipo “partido” deberá tener dos medias secciones circulares, o una sección de tubo dividido a lo largo de un elemento que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que reúna los requisitos de esta sección.
El collar de extensión debe de alinearse con el interior del molde, la parte inferior del plato base y del área central ahuecada que acepta el molde cilíndrico debe ser plana
Molde de 4 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 4,000 ± 0,016 pulg (101,6 ± 0,4 mm) de diámetro interior, una altura de 4,584 ± 0,018 pulg (116,4 ± 0,5 mm) y un volumen de 0,0333 ± 0,0005 pie3 (944 ± 14 cm3).
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• Pisón o Martillo.- Un pisón operado manualmente ó mecánicamente. El pisón debe caer libremente a una distancia de 18 ± 0,05 pulg (457,2 ± 1,6 mm) de la superficie de espécimen.
Balanza.- Una balanza de aproximación de 1 gramo
Horno de Secado.- Con control termostático preferiblemente del tipo de ventilación forzada, capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9 ºF (110 ± 5 ºC) a través de la cámara de secado.
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PROCTOR MODIFICADO Regla.- Una regla metálica, rígida de una longitud conveniente pero no menor que 10 pulgadas (254 mm). La longitud total de la regla recta debe ajustarse directamente a una tolerancia de ±0,005 pulg (±0,1 mm). El borde de arrastre debe ser biselado si es más grueso que 1/8 pulg (3 mm).
• Tamices ó Mallas.- De ¾ pulg (19,0 mm), 3/8 pulg (9,5 mm) y Nº 4 (4,75mm), conforme a los requisitos de la especificaciones ASTM E11 (“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”).
• Martillo de Hule
• Cincel MECANICA DE SUELOS II
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• Latas enumeradas
• Herramientas de Mezcla.- Diversas herramientas tales como cucharas, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. ó un aparato mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de suelo con incrementos de agua.
1.3) FUNDAMENTO TEORICO MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO PROCTOR MODIFICADO LABORATORIO
METODO
C
QUE
SE
EMPLEO
EN
EL
El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante. En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material en proyectos de mejoramiento del terreno. Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo. Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en laboratorio. La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra que corresponda a la masa de suelo que se desea compactar, con la humedad calculada y en un molde cilíndrico de volumen conocido y con una energía de compactación especificada. En la actualidad se presentan diferentes tipos de ensayos los cuales determinan el grado de compactación del material, entre otros se pueden encontrar los ensayos de: Método del martillo de 2.5 Kg, método del martillo de 4.5 Kg, Proctor (estándar), Proctor modificado y el método del martillo vibratorio. Los primeros cuatro están basados en la compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una masa específica que se deja caer libremente desde una altura determinada, el suelo se compacta en un número de capas iguales y cada capa recibe el mismo número de golpes. La compactación en el quinto ensayo está basada en la combinación depresión estática y la vibración. El suelo se compacta en tres capas iguales presionado fuertemente hacia abajo el compactador vibratorio durante 60 segundos en cada capa. Los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales degradación uniforme que carecen de finos.
Un suelo con un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de 10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un esfuerzo de MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO compactación total de aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3 (2 700 kNm/m3). Se determina el Peso Unitario Seco resultante. El procedimiento se repite con un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el Peso Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando son ploteados, representan una relación curvilineal conocida como curva de Compactación. Los valores de Optimo Contenido de Agua y Máximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de la Curva de Compactación. IMPORTANCIA Y USO El suelo utilizado como relleno en Ingeniería (terraplenes, rellenos de cimentación, bases para caminos) se compacta a un estado denso para obtener propiedades satisfactorias de Ingeniería tales como: resistencia al esfuerzo de corte, compresibilidad ó permeabilidad. También los suelos de cimentaciones son a menudo compactados para mejorar sus propiedades de Ingeniería. Los ensayos de Compactación en Laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades de Ingeniería requeridas, y para el control de la construcción para asegurar la obtención de la compactación requerida y los contenidos de agua. Durante el diseño de los rellenos de Ingeniería, se utilizan los ensayos de corte consolidación permeabilidad u otros ensayos que requieren la preparación de especímenes de ensayo compactado a algún contenido de agua para algún Peso Unitario. Es práctica común, primero determinar el óptimo contenido de humedad (wo) y el Peso Unitario Seco (Ɣmáx) mediante un ensayo de compactación. Los especímenes de compactación a un contenido de agua seleccionado (w), sea del lado húmedo o seco del optimo (wo) o al optimo (wo) y a un Peso Unitario seco seleccionado relativo a un porcentaje del Peso Unitario Seco máximo (Ɣmáx). La selección del contenido de agua (w), sea del lado húmedo o seco del óptimo (wo) o al óptimo (wo), y el Peso Unitario Seco (Ɣmáx) se debe basar en experiencias pasadas, o se deberá investigar una serie de valores para determinar el porcentaje necesario de compactación.
Otro elemento importante e infaltable en el proceso de compactación, es la Energía específica o intensidad de compactación, dada por esta ecuación:
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PROCTOR MODIFICADO Dónde: N = Número de golpes por cada capa. n = Número de capas. W = Peso del martillo compactador. h = Altura de caída del martillo. V = Volumen total del molde de compactación. Ec = Energía Específica o energía de deformación MUESTRAS La muestra requerida para el Método A y B es aproximadamente 35 lbm (16 kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lbm (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 50 lbm (23 kg) y 100 lbm (45 kg) respectivamente. Determinar el porcentaje de material retenido en la malla Nº 4 (4,75mm), 3/8pulg (9,5mm) ó 3/4pulg (19.0mm) para escoger el Método A, B ó C. Realizar esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y establecer los porcentajes que pasan las mallas de interés mediante el Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino (MTC E – 204). Sólo es necesario para calcular los porcentajes para un tamiz ó tamices de las cuales la información es deseada.
Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de diámetro. • Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz ¾ pulg (19,0 mm). • Capas.- 5 • Golpes por Capa.- 56 • Usos.- Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾ pulg (19,0 mm).
DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD POR EL METODO DEL SPEEDY
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PROCTOR MODIFICADO Un
aparato
obras
ofrecer
presión carburo terreno.
método rápido y seguro para determinar el contenido de humedad del suelo en el campo, valiéndose para ello de un portátil y sencillo, constituye una importante necesidad en la construcción de carreteras y de construcción civil. Un dispositivo, comercialmente extendido para este fin, que grandes esperanzas, mide el contenido de humedad indirectamente, calculando la del gas generado cuando el de calcio reacciona con la humedad, en una pequeña muestra del
Un método rápido y exacto para determinar los contenidos de humedad en materiales o productos del suelo, ha constituido durante mucho tiempo una de las metas de los ingenieros. Los investigadores han dedicado mucho esfuerzo a desarrollar la gravimétrica, la química, la electricidad, la técnica nuclear, el penetrómetro, la tensión y la térmica, con métodos aplicados a cada una de estas cuestiones, para la determinación del contenido de humedad de los terrenos. Un método químico, utilizando el carburo de calcio como reactivo, está poniendo de manifiesto su importancia. El principio comprendido en este método químico para la determinación de la humedad, es que una cantidad dada de humedad reaccionará con el carburo de calcio, para producir un volumen específico de gas (acetileno). La reacción es en la forma siguiente: Basado en este principio se desarrolló un dispositivo en Inglaterra, que encerró en un recipiente a presión el gas originado en esta reacción. La presión del gas se lee sobre un manómetro situado en un extremo del recipiente a presión, para que se lea en porcentaje la humedad, referido al peso de la muestra en húmedo.
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PROCTOR MODIFICADO Aparato y procedimiento de prueba. El medidor de humedad es un recipiente hueco de aluminio que tiene un manómetro en un extremo y una caperuza, con una disposición de sujeción por abrazadera por el otro, tiene en su equipo auxiliar una caja para el transporte, una balanza tarada para pesar la muestra que se va aprobar, una pequeña paleta de mano para medir el carburo de calcio. COMO DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD AASHTO T-625
METODO SPEEDY
USO DEL MEDIDOR DE HUMEDAD SPEEDY 1. Preparar el material para la comprobación de humedad Polvo, arena, otro material granular ligero. No se necesita preparación. Ponerlo en el «Speedy" y probar. Arcillas, suelos y algunos materiales gruesos. Poner dos pulverizadores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo rápido, y mezclar como en la fase 6. Polvos gruesos, carbón, Poner dos pulverizadores de bolas de acero dentro del cuerpo, con reactivo «Speedy", y mezclar como en la fase 6. Líquidos. Pesar primero. Mezclar después con arena de sílice seca, para mantener y dispersar el líquido, de forma que el reactivo pueda alcanzarlo. Poner en el «Speedy» y probar. Pastas. Lo mismo que para líquidos. La arena evita el apelotonamiento del material de prueba. 2. Pesar la muestra El peso correcto se muestra cuando la flecha o el rayo rojo coinciden con la marca sobre la balanza. Nota: la balanza debe ser adecuadamente equilibrada, por lo menos una vez a la semana 3. Poner la muestra en el medidor o aparato probador Después de usar un paño o cepillo para limpiar el casquete, asegurarse de que se han eliminado todas las huellas de material procedentes de la prueba anterior; colocar la MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO muestra dentro del casquete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo en el casquete (véase la fase número 4). 4. Añadir reactivo Para el "Speedy" de 50 gramos, añadir dos cucharillas de reactivo al cuerpo; para el «Speedy» de 26 gramos, añadir tres cucharillas (suficiente para la mayor parte de los materiales). 5. Cerrar herméticamente el «Speedy» Mantener el «Speedy» horizontalmente para evitar que el material de prueba y el reactivo se mezclen, antes de que el instrumento esté cerrado herméticamente. Insertar el casquete, oscilar el estribo por encima del casquete y apretar el tornillo de la parte superior.
6. Mezclar Sacudir el «Speedy» con fuerza de extremo a extremo. Al primer movimiento de la aguja del aparato de medida, girar el medidor o aparato probador, poner el aparato de medida con el extremo hacia arriba, para asegurar la total liberación de todo el contenido de humedad de la muestra. 7. Leer el dial o cuadrante Cuando la aguja se para, girar el «Speedy» a la posición horizontal y leer el cuadrante. 8. Liberar y vaciar Aliviar la presión lentamente, vaciar los contenidos y limpiar el «Speedy» con un paño.
TOMA DE
MUESTRAS
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EN SUELOS Página 14
PROCTOR MODIFICADO 1. El peso correcto se muestra cuando el rayo o flecha roja coincide con la marca sobre la balanza. 2. a balanza debe ser adecuadamente equilibrada. 3. Poner la muestra dentro del medidor o aparato probador Después de usar un paño o cepillo para limpiar el casquete, estando seguro de que se han eliminado todas las huellas de material de pruebas anteriores, poner la muestra dentro del casquete, si el material es demasiado abultado, poner la muestra dentro del cuerpo, y el reactivo dentro del casquete. 4. Añadir reactivo y bolas Poner dos cucharillas de reactivo en el cuerpo o, para materiales abultados, ponerlas en el casquete. Poner las dos bolas de acero dentro del cuerpo del «Speedy». 5. Cerrar herméticamente el «Speedy» Mantener el «Speedy» horizontalmente, para evitar que el material de prueba y el reactivo se puedan mezclar antes de que el instrumento se cierre herméticamente. Insertar el casquete, oscilar suavemente el estribo por encima del casquete y apretar herméticamente el tornillo de la parte superior 6. Mezclar con bolas Mantener el «Speedy» horizontalmente; poner las bolas en órbita, alrededor de la circunferencia interior del cuerpo. Las bolas actúan como un triturador de bolas, para romper los pedazos de la muestra. Tiempo de mezcla para suelos del tipo de arcilla densa, unos 3 a 4 minutos. 7. Leer el dial o cuadrante Cuando la aguja se para, leer el dial, manteniendo horizontalmente el «Speedy». 8. Soltar, vaciar, examinar
1.4) PROCEDIMIENTO
Primero: Tener Material seco. (se secó en la cocina)
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Segundo:
Uniformizar
material
Tercero: cuartear material
Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.
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Determinar la capacidad volumétrica del molde.
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Capac.Volum. = 2114.319
Colocar el molde con su collar sobre la placa base.
Se hiso cuatro ensayos con porcentajes diferentes de contenido de agua. (2%, 4%,6% y 8%)
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Pesar 5 kg de suelo.
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Se aplicó el método C ya que el retenido en el tamiz 3/8 es mayor al 20%.
Se colocó diversas porciones de suelo en bandejas con aproximadamente el contenido creciente de agua para la prueba en iguales incrementos 2%, 4%, 6%,8%.
Se pesa las latas con sus respectivos números
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Se mezcla el material de manera uniforme
Se busca homogeneizar la humedad en la muestra al momento de la compactación.
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Se empezó a compactar la primera muestra que es natural en 5 capas con 56golpes por cada capa. Pesa el molde más el suelo compactado sin el collar.
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Luego se pesa el molde más el material
Se extrae muestra del fondo y de encima para poder
promediarlo.
La muestra se lleva al horno 24 horas
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Se hiso humedad de cada muestra.
Calculo de
cálculos de contenido de
de peso específico cuatro muestras.
las
Se hiso un ajuste de curva para determinar el peso específico máximo.
1.5) CALCULOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Calcule el Peso Unitario Seco y Contenido de Agua para cada espécimen compactado, Plotee los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (ver ejemplo, Fig.3). Plotee el Peso Unitario Seco con aproximación 0,1 lbf /pie3 (0,2 kN/m3) y contenido de agua aproximado a 0,1%. En base a la curva de compactación, determine el Óptimo Contenido de Agua y el Peso Unitario Seco Máximo. Si más de 5% en peso del material sobredimensionado (tamaño mayor) fue removido de la muestra, calcular el máximo Peso Específico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D4718 (“Método de ensayo para la corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). Esta corrección debe realizarse en el espécimen de ensayo de densidad de campo, más que al espécimen de ensayo de laboratorio
CONTENIDO DE HUMEDAD
% Humedad =
2 x 5000 100
= 200
Va aumentando de 2 en 2 hasta llegar al 8%
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PROCTOR MODIFICADO PESO UNITARIO SECO
CONTENIDO DE AGUA PARA UNA SATURACION COMPLETA
1.6) RESULTADOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO
DENSIDAD DE CAMPO
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PROCTOR MODIFICADO
INTRODUCCION A un suelo natural o compactado muchas veces se le debe medir la densidad in situ, tal como se presenta en la realidad. Este parámetro se puede medir con equipos nucleares, con el balón de goma o con el método del cono de arena. Este informe expone las bases del método del cono de arena y expone un ejemplo de cálculo de densidad in situ para este método. Los datos obtenidos son utilizados para calcular la densidad relativa del suelo. Este informe proporciona un medio para comparar las densidades secas en obras en construcción, con las obtenidas en el laboratorio. Para ello se tiene que la densidad seca obtenida en el campo se fija con base en una prueba de laboratorio.
ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN Este método de ensayo establece cómo determinar la densidad y el peso unitario de suelos in situ utilizando el equipo de cono de arena. Este método de ensayo se puede utilizar también para la determinación de densidad y peso MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO unitario in situ de suelos inalterados, siempre que los poros o vacíos del suelo sean lo suficientemente pequeños para evitar que la arena utilizada en el ensayo se introduzca en ellos. El suelo u otro material utilizado en el ensayo deben tener suficiente cohesión o atracción entre partículas para mantener estables las paredes del agujero confeccionado, y ser lo suficientemente firme para soportar sin deformaciones ni desprendimientos la leve presión ejercida durante la excavación y el posicionamiento del equipo sobre él. Este método de ensayo no es adecuado para suelos orgánicos, saturados o con alta plasticidad que se puedan deformar o comprimir durante la excavación del agujero. Este método de ensayo puede no ser adecuado en suelos conformados por materiales granulares sueltos que no mantienen las paredes estables del agujero del ensayo, suelos que contienen cantidades considerables de material grueso mayor que 38 mm de diámetro y suelos granulares que tienen un alto índice de vacíos. Cuando los materiales que son ensayados contienen una cantidad considerable de partículas mayores que 38 mm o cuando se requiere que el volumen del agujero excavado sea mayor que 2 830 cm3, se debe aplicar los métodos ASTM D 4914 o ASTM D 5030. REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes referencias contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de la presente Norma. Las mismas que deberán ser de la edición vigente. NTP 339.143 (Método de ensayo estándar para la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el método del cono de arena) MTC E 117 (Densidad en el sitio - Método del Cono) ASTM D 1556 (Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method) ASSHTO T 191 (Density In-Place by the Sand Cone Method)
MARCO TEORICO DETERMINACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN TERRENO METODO MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO CONO DE ARENA (ASTM D1556−64) Una vez que se han definido los criterios de compactación − en la forma de especificaciones técnicas– para las obras en terreno, es necesario utilizar un método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la compactación. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: Cono de arena Balón de densidad Densímetro nuclear En este informe nos referiremos solamente el primero. El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico. EQUIPOS Y MATERIALES Aparato de Densidad Se utilizara el cono convencional, y menor o igual a 150 mm (6”) en el otro. Se utilizara el macro cono. El cono convencional utilizado en este ensayo es un aparato medidor de volumen, provisto de una válvula cilíndrica de 12.7 mm (½”) de abertura, que controla el llenado de un cono de 6” de diámetro y 60° de ángulo basal. Un extremo termina en forma de embudo y su otro extremo se ajusta a la boca de un recipiente de aproximadamente 1 galón de capacidad. La válvula debe tener topes que permitan fijarla en su posición completamente cerrada o completamente abierta. Base metálica de 12”X12”, con un agujero en el centro de 6” de diámetro.
Arena
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PROCTOR MODIFICADO La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además, deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz de 2 mm (No.10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (menor que 250 μm, No.60), para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica (arena de Ottawa o Guamo, Tolima) Balanzas Una balanza de capacidad de 10 kg y sensibilidad de 2 g y otra de capacidad de 200 g y sensibilidad de 0.1 g
Placa base Es una placa con un orificio central de igual diámetro al del embudo de aparato del cono de arena.
Cincel Para la perforación en el suelo estudiado.
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PROCTOR MODIFICADO
Martillo Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el suelo estudiado.
Brocha Para limpieza y mejor aplicación del ensayo.
Guantes. Para recoger la muestra.
Cucharon Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la muestra. MECANICA DE SUELOS II
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Deposito Para almacenar la muestra mientras esta se extrae.
Tamiz ¾” Para pasar la muestra.
PROCEDIMIENTO DE LA TOMA DE DATOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Se seleccionara el lugar para efectuar el ensayo, siendo éste en el sector nor-oriente de la Universidad Central. Se prepara la superficie del punto a controlar, nivelándola o emparejándola y quitando el material vegetal que hubiere, para conseguir un buen asentamiento de la placa. Se coloca la placa base sobre la superficie nivelada y se procede a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con un diámetro menor (desde el centro) y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la excavación debe ser similar al espesor de la capa bajo control, que en este caso se supuso de 15 cms. por no tener especificaciones técnicas. Al ejecutar la excavación se debe tener cuidado de no alterar las paredes del suelo que delimitan la perforación, especialmente cuando predominan partículas que al sacarlas pueden desmoronar los costados, cambiando la geometría de la perforación. Si esto ocurriese, se deberá hacer una perforación nueva. Se coloca todo el suelo excavado en un envase o bolsa resistente, el cual debe cerrar herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de material o contaminación, con un papel que indique las condiciones de la muestra (lugar, fecha, material, hora, etc.). Se procede a pesar en la balanza el cono con la arena ya en su interior como peso inicial. Se procede a colocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final. Se pesa un porcentaje de muestra para determinar su contenido de humedad posteriormente en laboratorio.
CALCULOS
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PROCTOR MODIFICADO Con el peso de la muestra recuperada y el volumen del agujero, obtenemos la Densidad Húmeda del suelo, mediante la siguiente expresión, ya conocida:
Así mismo determinamos el Contenido de Humedad de la muestra recuperada:
Finalmente, la Densidad Seca del suelo la obtenemos mediante la siguiente expresión:
Dónde: γd = Densidad Seca de campo. γh = Densidad Húmeda. h = Contenido de humedad.
DATOS DEL LABORATORIO MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO
DETERMINACION DE LA DENSIDAD EN EL CAMPO MAXIMA DENSIDAD SECA: 2.070 gr/cc HUMEDAD OPTIMA: 6.4 % DENSIDAD DE LA ARENA: 1.36 gr/cc
ENSAYO DE CBR
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PROCTOR MODIFICADO DEFINICION El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo. OBJETIVO Determinar el valor del C. B. R. de los suelos, cuando son compactados y ensayados en el laboratorio, mediante la comparación entre la carga de penetración en el suelo y aquella de un material normalizado o “estándar”. DESCRIPCION Este ensayo fue inventado por la División de Carreteras de California en 1.929 y nos permite determinar la Resistencia al Corte de un suelo bajo condiciones de Humedad y Densidad controladas. El CBR (California Bearing Ratio) se obtiene como un porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistón una profundidad de 0.1 pulgadas en una muestra de suelo y el esfuerzo requerido para hacer penetrar el mismo pistón, la misma profundidad de 0.1pulgadas, en una muestra patrón de piedra triturada.
La relación C.B.R. generalmente se determina para0.1” y 0.2” de penetración, osea para un esfuerzo de1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón respectivamente. Con el fin de duplicar en el laboratorio la condición más crítica que se presenta en el terreno, las muestras para el ensayo del C.B.R. se MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO sumergen en agua hasta obtener su saturación. Los ensayos C.B.R. se puede efectuar también sobre muestras inalteradas obtenidas en el terreno y sobresuelos en el sitio.
EQUIPO Molde CBR, con collarín y la base perforada.
Disco espaciador.
Pistón o martillo (10 lb. Y altura de caída de 15- 18 pulg)
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PROCTOR MODIFICADO
Plato y vástago.
Trípode y extensómetro.
Marco de carga CBR.
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PROCTOR MODIFICADO
Tanque para inmersión.
Horno.
PREPARACION DE LA MUESTRA MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Se pulverizan aproximadamente 100 libras de muestra con el rodillo; se pasa el material por el tamiz ¾” y se desechan las partículas retenidas en el tamiz; el material desechado es reemplazado por un peso igual de material, pero con partículas que sean retenidas en el tamiz ¼” y que pasen por el tamiz ¾”. Se determina la humedad óptima del material siguiendo el mismo procedimiento de la Compactación Proctor Modificado con las siguientes excepciones: Se usa el material que pase por el tamiz ¾” en lugar del ¼”. Se usa el molde C.B.R. con sus aditamentos. El material sobrante de la determinación de la humedad óptima (25 libras aproximadamente), se mezcla con una cantidad suficiente de agua para producir en contenido de humedad necesario para obtener el máximo peso unitario seco. Se debe prevenir la evaporación. Se pesan 3 moldes de C.B.R. con las respectivas placas de soporte del molde, estas deben tener 28 perforaciones de 1/8” de diámetro. Se compactan 3 muestras en los moldes preparados, usando para el primero 56 golpes, para el segundo 25 golpes y para el tercero 10 golpes. Se deben tomar muestras de humedad para cada molde con anticipación. Cada capa debe ser de 1” de espesor después de compactada y la última capa debe estar ½” más arriba de la unión del molde con su collarín. La humedad de las muestras así compactadas no debe ser ni mayor ni menor que 0.5% de la humedad óptima; de otra forma se debe repetir el ensayo. Se retira el collarín del molde y se lo pesa junto con la muestra compactada, el disco espaciador y la placa de soporte. Se coloca un filtro de papel sobre la placa de soporte y luego se voltea el molde con la muestra compactada (el espacio dejado por el disco queda lógicamente en la parte superior) y se coloca sobre la placa de soporte. La muestra está lista para ser sumergida.
METODO DE SUMERGIR LA MUESTRA Y MEDIR LOS CAMBIOS VOLUMETRICOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Con el fin de duplicar en el laboratorio las condiciones de saturación que se presentan en el terreno, la muestra preparada como se indica anteriormente, se sumerge en un recipiente. Se coloca sobre las muestra sobrepeso de 5 libras (esto representa aproximadamente 3” de material). Por lo tanto si se desea calcular el número de sobrepesos necesarios, se estima el espesor en pulgadas del material que la muestra va a soportar y se divide por 3. Se coloca un filtro de papel sobre la superficie de la muestra compactada, luego la placa perforada con su vástago y sobre esta los pesos y sobre-pesos requeridos. Se coloca un extensómetro junto con un trípode que sirva para sostenerlo. Se sumerge la muestra en el recipiente y se deja allí durante cuatro días hasta que esté completamente saturada y no tenga más cambios volumétricos; se debe tomar la lectura de los extensómetros todos los días. Al cabo de 4 días se saca el molde del agua, se seca y se deja escurrir por espacio de 15 minutos. Se quitan los sobrepesos y se pesa la muestra saturada con el fin de apreciar la cantidad de agua absorbida por el espécimen. La muestra se encuentra lista para la penetración del pistón PROCEDIMIENTO (PENETRACION DEL PISTON) Se colocan de nuevo los sobrepesos sobre la muestra saturada. Se coloca la muestra sobre la plataforma de prensa del C.B.R. La muestra debe estar alineada con el pistón; se levanta la plataforma por medio del gato hidráulico hasta que el pistón esté en o con la muestra y se le esté aplicando una carga de 10 libras. Después se vuelve a colocar en cero el indicador de carga. Se coloca también el extensómetro en cero. Se aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del C.B.R. a una velocidad de 0.05” por minuto. Se toma la lectura de las cargas, aplicadas a 0.025, 0.050, 0.075, 0.1, 0.3, 0.4 y 0.5” de penetración del pistón. Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad alrededor del orificio dejado por el pistón. Para sacar la muestra del molde se usa el extractor de muestras con la placa de 6” de diámetro.
CALCULOS
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PROCTOR MODIFICADO Se calculan los Esfuerzos Aplicados dividiendo la carga para el área del pistón. La carga se obtiene multiplicando cada lectura del dial de cargas por la constante del aparato.
Se dibujan las curvas Esfuerzo vs. Penetración para cada molde, colocando en las abscisas cada una de los valores de penetración y en las ordenadas los respectivos esfuerzos. En cada una de las curvas, el cero debe ser desplazado, para así compensar los errores debidos a irregularidades en la superficie de las muestras y para corregir la curva si esta empieza cóncava hacia arriba.
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Se determina el valor del C.B.R. para cada molde tomando en cuenta que: La relación C.B.R. generalmente se determina para 1” y 2” de penetración, osea para un esfuerzo de 1000 y 1500 libras por pulgada cuadrada en el patrón, respectivamente. De estos dos valores se usa el que sea mayor.
Se grafican los valores respectivos de Densidad Seca (antes de saturar) y C.B.R. de cada molde. Se determina el C.B.R. de la muestra de acuerdo a la Densidad Seca Máxima obtenida en el ensayo de Compactación, como se muestra a continuación:
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PROCTOR MODIFICADO 1.7) CONCLUSIONES
Con esta prueba se obtiene la humedad óptima de compactación así como, el peso específico seco máximo, con la finalidad de obtener una muy buena compactación en campo si se reproducen las condiciones en las que se realiza la práctica en el laboratorio; ofrece resultados confiables que si realmente se cumplen en campo se pueden obtener resultados satisfactorios. 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, así como una buena homogenización. Es importante conocer la humedad óptima de un suelo en relación a su peso volumétrico seco máximo, para saber si tenemos que agregarle agua o reducir la cantidad de agua en el suelo
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PROCTOR MODIFICADO 1.8) DISCUSIONES
Durante la ejecución de los ensayos, se evidenciaron varias problemáticas que dificultaban el correcto desarrollo de la práctica; tales problemáticas afectan la precisión del método que se está llevando a cabo Acerca de las dimensiones del molde; luego de las mediciones in situ del molde para proctor, se determinó que había un cierto margen de diferencia entre lo teórico y lo práctico Una última discusión que se presentó, y de forma muy común fue el drástico cambio de espesor que sufrían las capas que se iban compactando a medida que se acercaba la humedad del suelo a la humedad óptima, pues en ciertas ocasiones estos cambios provocaban que no se lograra completar la cuota necesaria para completar el molde y un poco más, tal y como lo pone la norma.
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PROCTOR MODIFICADO 1.9) RECOMENDACIONES
Dentro de las recomendaciones esenciales antes del inicio de la práctica es evaluar la capacidad de trabajo de los elementos, es decir, que el martillo ejecute su movimiento apisonador sin ningún inconveniente, o que no tenga elementos de suelo en su base que afecten de manera significativa el ensayo, pues si la base del martillo posee o bien antes o durante la práctica alguna capa de suelo adherida su base, es tal capa la que recibe la energía de apisonamiento o gran parte de ella, y no la capa de suelo en el molde como debe ser. De acuerdo con lo anterior no está de más advertir que luego de cada proceso apisonador que se ejecute, sería adecuado revisar la base del martillo y ver si se ha formado o no una capa luego de apisonar cada capa. En caso de que si se haya formado tal capa, solo es cuestión de retirarla con ayuda de algún elemento cortante Otro elemento a tener en cuenta es la facilidad o dificultad que posea el anillo del proctor para girar, esto con el fin de evitar someter la más compacta dentro del proctor a esfuerzos que alteren la muestra en caso de que el giro del anillo deba hacerse con más fuerza de lo habitual. De la misma forma, constatar todas las características in situ de los elementos que lo requieran, en este caso, del sistema del molde y el anillo. En cuanto a la masa de suelo, se recomienda dosificar el agua de mezcla durante el mezclado, no usándola toda de una sola vez, sino irla distribuyendo de manera uniforme y evitar amasar más de la cuenta, pues hay que tener en cuenta que un proceso de amasado muy proactivo puede generar cambios en la naturaleza del material. También, hay que tener en cuenta el tiempo que la mezcla permanece húmeda, pues con el paso del tiempo la mezcla de suelo húmeda se va secando por acción del aire.
1.10) BIBLIOGRAFIAS MECANICA DE SUELOS II
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Principios de ingeniería de cimentaciones. Braja M. Das. International Thomson Editores. Mecánica de Suelos. Limusa Editores. T. William Lambe y Robert V. Whitman. Limusa Noriega Editores Geotecnia. Ensayos de campo y de laboratorio. AENOR. http://www.galeon.com/geomecanica/cap14.pdf https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/File/3779573409891/SuelosCompTe oPrat.pdf http://www.bdigital.unal.edu.co/1864/15/cap14.pdf http://www.slideshare.net/ERaCC1/compactacion-de-suelos-15469536 http://www.arqhys.com/arquitectura/metodos-compactacion-suelo.html http://www.slideshare.net/ERaCC1/compactacion-de-suelos-15469536
1.9) ANEXOS MECANICA DE SUELOS II
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PROCTOR MODIFICADO Ensayo de Compactación Proctor Modificado NTP 339.141 (ASTM D1557) Contenido de Humedad
NTP 339.127 (ASTM D2216)
Para relaciones entre Peso Unitario y Contenido de Humedad de suelos con 30% ó menos en peso de material retenido en la malla 3/4" (19,0 mm) a Pesos Unitarios y contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4"(19,0 mm), (“Método de ensayo para corrección del Peso Unitario y Contenido de Agua en suelos que contienen partículas sobredimensionadas”). ASTM D 4718 (“Especificación para mallas metálicas con fines de ensayo”).
ASTM E11
Peso Unitario y Contenido de Agua del espécimen de ensayo ó la densidad de campo usando el método de ensayo ASTM D-4718. Si el método es usado para suelos que drenan libremente el máximo Peso Unitario Seco no estará bien definida y puede ser menor que la obtenida usando el Método se Prueba ASTM D-4253 Método de Análisis por tamizado de Agregado Grueso y Fino
MTC E – 204
Peso Específico y óptimo contenido de Humedad corregido del material total usando la Norma ASTM D4718 El martillo mecánico debe cumplir las especificaciones de calibración de la norma D2168 Una balanza clase GP5 que cumpla los requisitos de la norma
D4753
Para obtener el contenido de agua de acuerdo con el método de ensayo D2216 Para determinar la gravedad especifica Descripción del material utilizado en el ensayo Se aplicará lo indicado en la Norma
D854 D2844 UNE 103-801:1994
• (Peso del martillo, altura de caída, método de ensayo, etc.) con excepción de lo siguiente: Las Barras serán reemplazadas por las “AW”, que son las usadas en el ensayo SPT y la punta cónica se reemplazará por un cono de 6,35 cm (2.5 pulgadas) de diámetro y 60º de ángulo en la punta NTP339.133 (ASTM D1586)
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