Universidad latina de cOSTA RICAcampus san pedrofacultad de INGENIERIA CIVILescuela de ingenieria civilLABORATORIO DE diseo de pavimentosestabilizacion del suelo concemento, por medio de la clasificion asshtoINFORME no.1paolo chaves arias2011015526

PABLO UREA GAMBOA2010010830

tomas ulloa xxxxxxx

julios arias xxxxxxx

grupo 2tProfesor: Miguel mora chaves04/02/2015

SAN JOSE- COSTA RICA ndiceContenidoObjetivos3General3Especficos3Marco terico4Equipo utilizado5Procedimiento6Memoria de clculo y resultados7Anlisis de resultados12

ObjetivosGeneral

Determinar el porcentaje de cemento para estabilizar un suelo, por medio de la clasificacin ASSHTO.Especficos

Preparar la muestra de suelo dado, su respectiva clasificacin.

Determinar el contenido de humedad en material pasando el tamiz #4.

Determinar el porcentaje ms fino que la malla 200, mediante el mtodo del lavado.

Realizar el anlisis granulomtrico del material ms grueso que la malla # 4(gravas) y el la del material ms fino que la malla mencionada (arenas).

Obtener la curva granulomtrica del suelo en estudio, combinando ambas granulometras.

Obtener los valores de los lmites de Atterberg para la muestra en estudio.

Clasificar por medio de la metodologa ASSHTO la muestra de suelo dada.

Utilizar correlaciones como punto de comparacin para la obtencin del porcentaje de cemento para estabilizar.

Marco tericoClasificacin y estabilizacin de suelos

Clasificacin segn la norma AASTHOAASTHO, es la denominacin al sistema de clasificacin de suelos determinado y confeccionado por el Departamento de Caminos Pblicos de USA (Bureau of Public Roads) que en sus inicios (Ao 1929), era denominado AASHO. Este sistema es bsicamente un sistema de clasificacin de los diferentes tipos de suelos en 7 grupos, cada uno de estos grupos est determinado por ensayos de laboratorio, granulometra, lmite lquido e ndice de plasticidad. Estos ensayos determinan el ndice de grupo, nmero que clasifica a cada suelo el que est determinado por la siguiente formulaemprica.IG = (F 35) (0,2 + 0.005 (Wl 40)) + 0,01 (F 15) (IP 10).

En que:

F=Porcentaje que pasa por 0.08 mm, expresado en nmeros enteros basado solamente en el material que pasa por 80 mm.Wl=Lmite Lquido.IP=ndice de Plasticidad.*Se informa en nmeros enteros y si es negativo se informa igual a 0.

Este tipo de clasificacin es ms usada para definir calidad de suelos empleados para la confeccin de terraplenes, material de subrasante, subbases y bases. Luego de obtenido el Indice de Grupo con la formula anterior, se ingresa a la siguiente tabla para determinar a que grupo pertenece el suelo.

Tabla No 1. Clasificacin de suelos segn AASHTO

Sin embargo con realizar los ensayos de granulometra (combinada) y de lmites de consistencia podemos ir ubicando con la tabla anterior el tipo de suelo con el que estamos trabajando.

Con respecto con el ensayo granulomtrico un suelo se puede clasificar de la siguiente manera:1. Grava: de un tamao menor a 76.2 mm hasta tamiz # 10 (2mm).1. Arena Gruesa: de un tamao menor a 2mm hasta tamiz # 40 (0.425mm).1. Arena Fina: de un tamao menor a 0.425mm hasta tamiz # 200 (0.0075mm).1. Limos y Arcillas: tamaos menores de 0.0075mm

Ilustracin 1: Tamizado del material

Fuente: Google imgenes

CURVA GRANULOMTRICAUna curva granulomtrica es otra forma de obtener la granulometra del suelo a trabajar, la cual nos indica en general el tamao de los granos y la buena o mala graduacin deestos.A partir dela curva de distribucin granulomtrica pueden obtenerse dos importantes indicadores que caracterizan aun suelo:COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: definido originalmente porTerzaghi y Peck, se utiliza para evaluar la uniformidad del tamao de las partculas de un suelo. Se expresa como la relacin entre D60 y D10, siendo D60 el dimetro o tamao por debajo delcual queda el 60% del suelo, en peso, y D10 el dimetro o tamao por debajo delcual queda el 10% del suelo, en peso. El coeficiente de uniformidad (Cu) representa la extensin de la curva de distribucin granulomtrica, es decir, a mayor extensin de esta curva, se tendr una mayor variedad de tamaos, lo que es propio de un suelo bien graduado; generalmente esto se cumple en arenas para un Cu > 6, y en gravas con un Cu >4.

COEFICIENTE DE CURVATURASe define como:

D30 es la abertura del tamiz por el que pasa el 30% de la muestra. Este coeficiente refleja la curvatura de la curva granulomtrica. Los suelos bien graduados tienen valores de este coeficiente comprendidos entre 1 y 3.Ilustracin 2: Curva Granulomtrica

Fuente: Manual del Curso: Materiales de Construccin

Los lmites de Atterberg o lmites de consistenciaSe utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al cientfico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916) quien fue ingeniero qumico que se dedic al estudio de las propiedades del suelo estableciendo los lmites para medir la consistencia de los suelos utilizados en el desarrollo de la mecnica de suelos y de la Ingeniera Geotcnica. Los lmites de Atterberg se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo de su propia naturaleza y la cantidad de agua que contengan. As, un suelo se puede encontrar en un estado slido, semislido, plstico y lquido o viscoso. La arcilla, por ejemplo, si est seca se encuentra muy suelta o en terrones, aadiendo agua adquiere una consistencia similar a una pasta, y aadiendo ms agua adquiere una consistencia fluidaLmite lquido (LL): Es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plstico. A este nivel de contenido de humedad el suelo est en el vrtice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso, sea cuando el suelo pasa de un estado semilquido a un estado plstico y puede moldearse. Para la determinacin de este lmite se utiliza la cuchara de Casagrande.Lmite plstico (LP): Es el contenido de humedadpor debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plstico sea cuando el suelo pasa de un estado plstico a un estado semislido y se rompe.Lmite de retraccin o contraccin (LC): Es el conjunto de humedad por debajo del cual no se produce reduccin adicional de volumen o contraccin en el suelo sea cuando el suelo pasa de un estado semislido a un estado slido y deja de contraerse al perder humedad.

Lmite de cohesin (LE): Es la cantidad de humedad por el cual las boronas de un suelo son capaces de pegarse unas a otras.

Lmite de pegajosidad (LG): Es el contenido de humedad con el cual el suelo comienza a pegarse en la superficie metlica tales como la cuchilla y la esptula. Esta condicin tiene importancia prctica para el ingeniero agrcola pues se relaciona con la capacidad del suelo para adherirse a las cuchillas discos del arado cuando se cultiva un suelo.

Estabilizacin de Suelos.- Llamamos estabilizacin de un suelo al proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a cierta manipulacin o tratamiento de modo que podamos aprovechar sus mejores cualidades, obtenindose un firme estable, capaz de soportar los efectos del trnsito y las condiciones de clima ms severas. Se dice que es la correccin de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Las tres formas de lograrlo son las siguientes: Estabilizacin Fsica: Este se utiliza para mejorar el suelo produciendo cambios fsicos en el mismo. Hay varios mtodos como lo son: Mezclas de Suelos: este tipo de estabilizacin es de amplio uso pero por si sola no logra producir los efectos deseados, necesitndose siempre de por lo menos la compactacin como complemento. Por ejemplo, los suelos de grano grueso como las grava-arenas tienen una alta friccin interna lo que lo hacen soportar grandes esfuerzos, pero esta cualidad no hace que sea estable como para ser firme de una carretera ya que al no tener cohesin sus partculas se mueven libremente y con el paso de los vehculos se pueden separar e incluso salirse del camino. Las arcillas, por lo contrario, tienen una gran cohesin y muy poca friccin lo que provoca que pierdan estabilidad cuando hay mucha humedad. La mezcla adecuada de estos dos tipos de suelo puede dar como resultado un material estable en el que se puede aprovechar la gran friccin interna de uno y la cohesin del otro para que las partculas se mantengan unidas. Geotextiles Vibroflotacin (Mecnica de Suelos) Consolidacin Previa Estabilizacin Qumica: Se refiere principalmente a la utilizacin de ciertas sustancias qumicas patentizadas y cuyo uso involucra la sustitucin de iones metlicos y cambios en la constitucin de los suelos involucrados en el proceso. Cal: disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y es muy econmica. Cemento Portland: aumenta la resistencia de los suelos y se usa principalmente para arenas o gravas finas. Productos Asflticos: es una emulsin muy usada para material triturado sin cohesin. Cloruro de Sodio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos. Cloruro de Calcio: impermeabilizan y disminuyen los polvos en el suelo, principalmente para arcillas y limos. Escorias de Fundicin: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Polmeros: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Hule de Neumticos: este se utiliza comnmente en carpetas asflticas para darle mayor resistencia, impermeabilizarla y prolongar su vida til. Estabilizacin Mecnica: Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin que se produzcan reacciones qumicas de importancia. Compactacin: este mejoramiento generalmente se hace en la sub-base, base y en las carpetas asfltica

Equipo utilizadoEn la siguiente seccin se detalla el equipo utilizado segn el ensayo que se realiz: UREA NO SABIA HASTA QUE PUNTO DE LO TEORICO IBA A LLEGAR USTED POR ESO DEJE ESTA PARTE EN BLANCO.

1. Procedimiento Procedimiento

1.1. Ensayo: Porcentaje ms fino que la malla #200 obtenido por lavado (ASTM D-1140).

Muestra: Suelo granular pasando el tamiz #4 obtenido por cuarteo, 350 g, el cual se satur en agua por ms de 20 horas.

Se coloc el tamiz #20 sobre el tamiz #200 Se agarr la muestra saturada de agua, y se ech a la olla de acero inoxidable mediana. Agregamos un poco de agua a la olla, y revolvimos la muestra para que el agua se ensuciara. Esperamos un poco a que la muestra se asentara, y se verti el agua sucia sobre los tamices #20 y #200. Repetimos este lavado varias veces hasta que el agua que pasara estuviera completamente clara. El material retenido en el tamiz #200 se lav para eliminar el material ms fino que el tamiz #200 Luego colocamos la muestra lavada en el recipiente de aluminio y lo colocamos en el horno con capacidad constante de 1105C por 24 horas.

1.2. Ensayo: Anlisis granulomtrico de material grueso retenido en el tamiz #4 (ASTM D-422).

Muestra: Suelo granular, 6500 g, separada en gruesos y en finos por medio del tamiz #4, los gruesos se secaron a una temperatura de 110 5C.

Determinamos el peso de la muestra seca de suelo grueso ms la bandeja. Colocamos el suelo en el juego de tamices ordenados de mayor a menor. Tamizamos la muestra malla por malla, moviendo el conjunto con la mano, hasta que prcticamente ya no pas material. Pesamos las fracciones del material que quedaban retenidos en cada tamiz. Hicimos sumatoria de pesos retenidos para calcular el porcentaje de error que tena que ser menor o igual a un 1% respecto al material inicial.1.3. Ensayo: Anlisis granulomtrico de material retenido en el tamiz #200 (ASTM D-422).

Muestra: Suelo granular pasando el tamiz #4 y lavado en tamiz #200.

Determinamos el peso de la muestra seca de suelo ms la bandeja. Ordenamos los tamices de arriba hacia abajo en el orden de abertura de mayor a menor. Colocamos el material en los tamices y despus se coloc en el agitador mecnico. Pusimos el material a vibrar por un tiempo de 5,5 minutos. Despus que termin el tamizado mecnico, se procedi a tamizar manualmente, tamiz por tamiz, dndole 25 golpes a cada tamiz por cada sexto de su circunferencia, hasta que casi no pase material. Pesamos las fracciones del material que quedaban retenidos en cada tamiz. Hicimos sumatoria de pesos retenidos para calcular el porcentaje de error que tena que ser menor o igual a un 1% respecto al material inicial.

1.4. Ensayo: Limite lquido y plstico (ASTM D-4318).

Muestra: Suelo inicialmente seco al aire pasando el tamiz #40, cantidad de 400 g Limite lquido:

Se verific que la altura de la mquina del lmite lquido que se utiliz fuera exactamente de 1cm (0,1mm). Para esto fue necesario utilizar la cabeza en forma de dado de 1cm en el extremo superior del ranurador patrn colocndolo en la marca de desgaste que se notaba en la parte inferior de la cazuela y a partir de ah se hizo girar la manecilla de la cazuela verificando que la misma no se moviera y que una pieza girante de atrs estuviera rozando la cazuela sin ocasionar un golpe brusco. Luego se practic la velocidad de golpes que deba dar la cazuela contra su base de caucho, tratando de dar 30 golpes en 15 segundos. De la muestra dada, se agarr bastante muestra y se coloc en la cpsula de porcelana. Se movi la muestra con la esptula para revolverla y que quedara como una pasta. Se hizo una prueba en el aparato de Casagrande para conocer a cuantos golpes se cerraba la ranura de 12,7mm. Como la muestra estaba muy hmeda, se tuvo que llevar la muestra a secar al sol, para ir verificando los golpes Luego de varias pruebas se obtuvo que la ranura se cerraba alrededor de 34 golpes y se procedi a remover unos 30g de suelo para utilizarlos en el ensayo de lmite plstico. Se aadi agua a la muestra para obtener una menor cantidad de golpes, tratando de que la diferencia de golpes fuera de 6 con respecto a la anterior. Para colocar el suelo en la copa de casa grande haba que ser muy preciso, no se deba colocar mucho suelo para que la ranura no se cerrara por el mismo peso del suelo. Cuando se colocaba la cantidad requerida con cuidado se proceda a hacer la ranura con el ranurador patrn en el centro de la muestra. Sin dejar que el tiempo transcurriera se hizo el conteo de golpes obteniendo las 4 medidas necesarias para la grfica. De las 4 medidas se recogi el suelo de la copa, para ser exactos de la parte donde se cerraba la ranura, se quitaba la parte de abajo y de arriba donde se cerr la ranura, quedando solamente la parte del centro de la muestra, dicho suelo se coloc en los recipientes pequeos para humedad que fueron pesados al inicio del ensayo. Se pesaron las muestras ms el recipiente y se colocaron en el horno con una temperatura estable de 1105C por un tiempo mayor a 24 horas. Se sacaron las muestras del horno, y se pesaron las muestras secadas.

Limite plstico:

Para determinar el lmite plstico primero se procedi a realizar una prueba en la copa de Casa grande para ver si la muestra cerraba a ms de 30 golpes. Al comprobar esto se utiliz un aproximado de 30 gramos para la prueba de lmite plstico. Se dividi la muestra de 30 gramos en partes de 10 gramos, y se hicieron 3 bolas. Sobre una superficie de vidrio lisa se enroll el suelo hasta obtener cilindros de 3mm de dimetro aproximadamente, y que se agrietaran en pedazos de 6 a 8 mm. Como los cilindros no se formaban bien, entonces se le tuvo que aadir un poco de agua a la muestra, para poder formarlos bien. Una vez formados los cilindros, se tom una muestra de los mismos y se coloc en el recipiente de humedad, esto se hizo para las otra 2 bolas de 10g Las muestras se pesaron y luego se procedi a colocarlas en una bandeja para introducirlas al horno con una temperatura estable de 1105C por un tiempo de 24 horas aproximadamente.

Memoria de clculo y resultadosEnsayo:Determinacin de % de humedad y material ms fino que la malla #200. Se utilizaron las bandejas nmero 104 y14

Tabla 1 Determinacin del porcentaje de humedad.#BandejawBandeja (g)wh+b (g)wh (g)ws+b (g)ws (g)%h

10480,2408,2328393,5313,34,692

1477,1450,1373433,7356,64,599

Promedio4,645

Fuente:Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina de Costa Rica. 2015.

Para obtener el peso seco de las muestras se restaron los pesos totales con los de las bandejas, como se describe a continuacin:WS = Ws - Wb No. 104WS = 393, 5-80, 2WS = 313.3 g

El clculo del contenido de humedad se obtiene de la siguiente ecuacin:

Se promediaron los resultados y se reporta como valor final: 4,645% de contenido de humedad.Ensayo: Determinacin del material ms fino que la malla 200. Se utiliz la bandeja 14.FALTA NO ENTENDI LOS VALORES QUE USARON.

Ensayo: Granulometras Retenido en tamiz #4 y pasando tamiz#4 (gruesos y finos).

Tabla 2: Datos para anlisis de material grueso.Peso seco + Peso bandeja kWs+Wbk1506.5g

Peso bandeja kWbk308.1g

Peso secoWs1198.4g

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa Rica

Tabla 3Datos para anlisis de material fino.MUESTRAPeso total + Peso bandeja 5Wt+Wk7150.5g

Peso bandeja 5Wbk1860.5g

Peso totalWt5290g

SUBMUESTRAPeso total + Peso bandeja 14Wt+Wb14450.1g

Peso seco + Peso bandeja 14Ws+Wb14433.7g

Peso bandeja 105Wb10577,1g

Peso totalWt373g

Peso secoWs356.6g

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa Rica

Porcentaje de humedad en base a la submuestra

Peso seco total de finos en base a la muestra

Peso seco de toda la muestra (gruesa y fina)

Tabla 4: ANLISIS GRANULOMTRICO POR MEDIO DE TAMICES PARA EL MATERIAL GRUESOMalla (mm)Wret+bk(g)Wret(g)% Ret.% RetAcum.% Pasando

250000100.00

19391.683.51.2871.28798.71

12,5584.3276.24.2595.54694.45

9,5548.12403.7009.24690.75

4,75868.7560.68.64317.89082.11

Charola347.339.20.60418.49481.51

1199.5

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa RicaEjemplo de clculo en fila 2:Peso de la bandeja k = 308.1gWret =391.6-308.1 = 172,8g% Ret = (83.5/6485.81)*100 = 1.287%% Ret acumulado = 3,14+0 = 1.287%% Pas = 100-3,14 = 98.71%% Error = ((1198.4-1199.5,8)*/1198.4)*100 = 0,09%Tabla 5: ANLISIS GRANULOMTRICO POR MEDIO DE TAMICES PARA EL MATERIAL FINOMalla (mm)Wret+b3 (g)Wret(g)% Ret.% RetAcum.% Pasando% Pasando corregido

10175.598.427.59427.59472.40659.453

20163.686.524.25751.85148.14939.535

40121.544.412.45164.30235.69829.312

60100.1236.45070.75229.24824.016

10095.518.45.16075.91124.08919.779

Charola97.820.75.80581.71618.28415.013

291.4

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa Rica.

Ejemplo de clculo en fila 1:Peso de la bandeja 14 =77.1 gWret = 175.5-77.1 = 98.4g%Ret = (98.4/356,6)*100 = 13,45%% Ret acumulado = 27.594+10 = 27,594%% Pas = 100-27,594 = 72,406%% Pas corregido = 72,2*0,8211= 59.453%% Error = (290.2-291.4)*100/290.2) = 0,41%Donde 356,6g es el peso seco sin lavar de la submuestra y 0.8211 es el porcentaje del material pasando la malla nmero 4 (finos).

Tabla 6: GRANULOMETRA COMBINADAMalla (mm)Wret+b (g)Wret (g)% Retenido% Retenido Acumulado% Pasando% Pasando c

Corregido

250.000.000.000.00100.00-

19391.6083.501.291.2998.71-

12,5584.30276.204.265.5594.45-

9,5548.10240.003.709.2590.75-

4,75868.70560.608.6417.8982.11-

2175.5098.4027.5927.5972.4159.453

0,850163.6086.5024.2651.8548.1539.535

0,425121.5044.4012.4564.3035.7029.312

0,250100.1023.006.4570.7529.2524.016

0,15095.5018.405.1675.9124.0919.779

0,07597.8020.705.8081.7218.2815.013

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa Rica

Grafico 1 Curva granulomtrica del suelo.

Fuente: Laboratorio de Pavimentos, Universidad Latina, Costa RicaAnlisis de resultados