ESPECIALIZACIN EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS

ENSAYOS DE LABORATORIO

GRUPO N 1 LINA MARIA REYES SANCHEZ WILSON DANILO SANDOVAL BALLESTEROS LUIS GUILLERMO BERRIO HERNANDEZ JESUS DAVID DIAZ CORTEZ EDUARDO VANEGAS AMAYA JOSE ALFREDO ZOTAQUIRA GALVIZ YAMITH RODRIGO RODRIGUEZ LOPEZ

UNIVERISIDAD SANTO TOMS TUNJA ABRIL

2010 LABORATORIOS: PROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR ESTANDAR PERMEABILIDAD SUELO GRANULAR CBR EQUIVALENTE DE ARENA

CONTENIDO: INTRODUCCIN OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: OBJETIVOS ESPECIFICOS:

MARCO TERICO MATERIALES PROCEDIMIENTO MEMORIAS DE CLCULO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

LABORATORIO ENSAYOS DE COMPACTACION PROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR STANDAR

INTRODUCCIN

Los ensayos PROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR STANDAR, pretenden obtener un dato terico de la relacin entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde la cual ayudar a obtener el grado de compactacin, el material utilizado, procedimientos y clculos se especificaran por medio de los mtodos explicados, tanto en la norma, como en las instrucciones tericas de clase y los libros especializados en la materia. Para la realizacin de este ensayo se utiliz material base granular, el cual posee propiedades que lo hacen ptimo en la construccin de vas o edificaciones, por su alta resistencia al corte cuando es sometido a esfuerzos de compresin. Estas propiedades se hacen mucho ms efectivas, en el caso de la compactacin del material. Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material estar sometido en la vida real, bajo cargas estticas y dinmicas que se pueden usar como material de fundacin o en la construccin de estructuras como carreteras, estos clculos proveen informacin valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactacin del material y cual su humedad optima.

PROCTOR MODIFICADO NORMA INVIAS E - 142

OBJETIVO GENERAL Determinar la relacin entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamao dado con un martillo de 4.54 kg (10 lb) que cae desde una altura de 457 mm (18").

OBJETIVOS ESPECIFICOS Obtener la humedad optima de compactacin. Calcular la densidad mxima de compactacin Calcular la densidad seca para todos y cada uno de los moldes a compactar. Calcular las diferentes humedades de compactacin de todos y cada uno de los cilindros. Con los clculos anteriores realizar la respectiva grfica de Humedad vs Densidad Seca, para as hallar la Humedad ptima y la Densidad Seca Mxima. Graficar Densidad Seca vs Humedad.

MARCO TERICO La compactacin de un suelo es un procedimiento mecnico destinado a aumentar su peso por unidad de volumen, es decir su densidad; lo que trae como consecuencia un incremento de su resistencia al esfuerzo cortante y una disminucin de su compresibilidad y de su permeabilidad. Los factores que influyen en la compactacin son los siguientes: El tipo de suelo. El mtodo de compactacin. La energa de compactacin.

MATERIALES Si el suelo est hmedo cuando se recibe del campo, squese hasta que se note friable al introducir en l una esptula. El secamiento puede efectuarse en el aire, o mediante el uso de aparatos de secado, siempre que la temperatura no exceda de 60C (140F). Rmpanse luego perfectamente los terrones pero de tal manera que se evite la reduccin del tamao natural de las partculas individuales. Tamcese una cantidad representativa de suelo pulverizado sobre el tamiz de 19.0 mm (3/4"). Descrtese el material grueso si lo hubiere, retenido sobre dicho tamiz. Seleccinese una muestra representativa, que tenga un peso de 15600 gr de suelo preparado.

PROCEDIMIENTO

Para este laboratorio se utilizo el mtodo D. Se procede a tomar 5200 gr de la muestra representativa seleccionada con la humedad natural que se tiene en el momento del ensayo, que debe estar por debajo del contenido ptimo de humedad. Se pesa el equipo de compactacin (molde + base). Tmese la muestra compactando el suelo en el molde de 152 mm (6") de dimetro (con el collar ajustado) en cinco capas aproximadamente iguales, que den una altura total compactada alrededor de 127 mm (5"), compactndole cada capa mediante 56 golpes del martillo distribuidos uniformemente. Despus de la compactacin, remuvase el collar de extensin, recrtese cuidadosamente el suelo excedente compactado en la parte superior del molde, mediante la regla con borde recto. Los huecos que se hayan desarrollado en la superficie por la remocin de material grueso debern rellenarse con material de tamao ms pequeo. Psese el molde y el suelo hmedo en gramos. Squese el material del molde y crtese verticalmente por el centro. Tmese una muestra representativa del material de una de las caras del corte, psese inmediatamente, squese en un horno a 110 5 C (230 9 F) por lo menos durante 12 horas o hasta obtener un peso constante, para determinar el contenido de humedad. Se Aadi agua en cantidad suficiente para aumentar la humedad de la muestra en tres puntos de porcentaje, y se repiti el procedimiento anterior para cada incremento de agua, se tomaron dos puntos ms.

REGISTRO FOTOGRAFICO

MOLDES UTILIZADOS ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO

PARA EL

COMPACTACION

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MEMORIAS DE CLCULO TABLA ENSAYO DE COMPACTACION PROCTOR MODIFICADO Prueba No. No de golpes Humedad deseada (%) Humedad natural (%) Humedad adicional (%) Peso de la muestra hmeda (gr) Volumen de agua adicional (cm3) Molde No. Peso del molde (gr) Peso de la muestra Hum+Molde (gr) Peso de la Muestra Compacta (gr) Peso de la Muestra Seca (gr) Dimetro del molde (cm) Altura de la Muestra (cm) Volumen del Molde 1 56 3 3 0 5200 2 56 6 3 3 5200 156 1 2800 7360 4560 4060,44 15,24 11,6 2116,01 3 56 9 3 6 5200 312 1 2800 7280 4480 3935,45 15,24 11,6 2116,01 4

1 2800 7020 4220 3855,31 15,24 11,6 2116,01

Recipiente No. Peso del Recipiente (gr) Peso del Reci. + Suelo Hmedo (gr) Peso del Reci. + Suelo Seco (gr)

10 38,8 157,2 146

17 37,1 233,8 209,6

18 36 287,5 252,7

PARA EL VOLUMEN ADICIONAL DE AGUA: Ww = Vw y Vw = w adic. * Wmuestra

Ww: Peso del agua Vw: Volumen del agua W adic.: Humedad adicional Wmuestra: Peso de la muestra Humedad natural. Para w adic. 3%. Vw = 0,03 * 5200 = 156 cc.

Para w adic.6%. Vw = 0,06 * 5200 = 312 cc. PARA EL CALCULO DE LA HUMEDAD: w = Ww / Ws w: humedad de la muestra. Ww: Peso del agua. Ws: Peso de los solidos. Para prueba No. 1 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(157,2 - 146) / (146 38,8)] = 9,46% Para prueba No. 2 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(233,8 209,6) / (209,6 37,1)] = 12,3% Para prueba No. 3 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(287.5 252,7) / (252,7 36,0)] = 13,84% CALCULO DENSIDAD SECA:

d

= Ws / (Vs * o)

d: Densidad mxima seca.Ws: Peso de Slidos. Vs: Volumen de slidos

d: Densidad del agua 1gr/cc. d= [( Peso muestra compacta) / (1 + w)] / ( Volumen del molde)

Para prueba No. 1

d

= (4220 / ( 1+ 0,0946)) / 2116,01 = 1,82

Para prueba No. 2

d

= (4560 / ( 1+ 0,123)) / 2116,01 = 1,92

Para prueba No. 3

d

= (4480 / ( 1+ 0,1384)) / 2116,01 = 1,86

RESULTADO CALCULOS DE HUMEDAD Y DENSIDAD Densidad 1,82 1,92 1,86 Humedad 9,46 12,30 13,84

GRAFICO DE COMPACTACION

FUENTES DE ERROR EN EL ENSAYO Las posibles fuentes de error se deben a: No tener con exactitud la humedad natural de la muestra.

No haber realizado una mezcla de la muestra para homogenizar tanto granulometra como humedad natural.

Por falta de experiencia en el manejo del martillo al momento de la compactacin de cada una de las capas.

CONCLUSIONES La Densidad mxima seca

d

para el material utilizado en el ensayo de

compactacin es de 1,922 segn la grafica de Densidad Vs Humedad, al igual se deduce de esta que la humedad optima de compactacin es del 12%. Se calcularon las densidades secas para cada uno de los ensayos d1= 1,82, 1,92 y d3 =1,86. Se obtuvieron las humedades para cada uno de los ensayos w1 = 9,46%, w2 = 12,30% y w3 = 13,84%. Con los clculos se elaboro la respectiva grafica Humedad Vs Densidad, para hallar la densidad mxima y la humedad optima de compactacin.

d2 =

BIBLIOGRAFIA Instituto nacional de vas, Normas tcnicas ``INVIAS E 142 de 2007``. BADILLO, J Mecnica de suelos Tomo I. Editorial Limusa Mxico 2005. VILLALAZ, Crespo. Mecnica de suelos y cimentaciones, Editorial Limusa Mxico 2004. Apuntes de clase.

PROCTOR STANDAR NORMA INVIAS E - 141

OBJETIVO GENERAL

Determinar la relacin entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamao dado con un martillo de 2,5 kg (5,5 lb) que cae desde una altura de 305 mm (12").

OBJETIVOS ESPECIFICOS Obtener la humedad optima de compactacin. Calcular la densidad mxima de compactacin Calcular la densidad seca para todos y cada uno de los moldes a compactar. Calcular las diferentes humedades de compactacin de todos y cada uno de los cilindros. Con los clculos anteriores realizar la respectiva grfica de Humedad vs Densidad Seca, para as hallar la Humedad ptima y la Densidad Seca Mxima. Graficar Densidad Seca vs Humedad.

MARCO TERICO La compactacin de un suelo es un procedimiento mecnico destinado a aumentar su peso por unidad de volumen, es decir su densidad; lo que trae como consecuencia un incremento de su resistencia al esfuerzo cortante y una disminucin de su compresibilidad y de su permeabilidad. Los factores que influyen en la compactacin son los siguientes: El tipo de suelo. El mtodo de compactacin. La energa de compactacin.

MATERIALES Si el suelo est hmedo cuando se recibe del campo, squese hasta que se note friable al introducir en l una esptula. El secamiento puede efectuarse en el aire, o mediante el uso de aparatos de secado, siempre que la temperatura no exceda de 60C (140F). Rmpanse luego perfectamente los terrones pero de tal manera que se evite la reduccin del tamao natural de las partculas individuales.

Tamcese una cantidad representativa de suelo pulverizado sobre el tamiz de 19.0 mm (3/4"). Descrtese el material grueso si lo hubiere, retenido sobre dicho tamiz. Seleccinese una muestra representativa, que tenga un peso de 7500 gr de suelo preparado.

PROCEDIMIENTO Para este laboratorio se utilizo el mtodo C. Se procede a tomar 2500 gr de la muestra representativa seleccionada con la humedad natural que se tiene en el momento del ensayo, que debe estar por debajo del contenido ptimo de humedad. Se pesa el equipo de compactacin (molde + base). Tmese la muestra compactando el suelo en el molde de 152 mm (6") de dimetro (con el collar ajustado) en cinco capas aproximadamente iguales, que den una altura total compactada alrededor de 127 mm (5"), compactndole cada capa mediante 56 golpes del martillo distribuidos uniformemente. Despus de la compactacin, remuvase el collar de extensin, recrtese cuidadosamente el suelo excedente compactado en la parte superior del molde, mediante la regla con borde recto. Los huecos que se hayan desarrollado en la superficie por la remocin de material grueso debern rellenarse con material de tamao ms pequeo. Psese el molde y el suelo hmedo en gramos. Squese el material del molde y crtese verticalmente por el centro. Tmese una muestra representativa del material de una de las caras del corte, psese inmediatamente, squese en un horno a 110 5 C (230 9 F) por lo menos durante 12 horas o hasta obtener un peso constante, para determinar el contenido de humedad. Se Aadi agua en cantidad suficiente para aumentar la humedad de la muestra en tres puntos de porcentaje, y se repiti el procedimiento anterior para cada incremento de agua, se tomaron dos puntos ms.

PROCEDIMIENTO

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MEMORIAS DE CLCULO

PARA EL VOLUMEN ADICIONAL DE AGUA: Ww = Vw y Vw = w adic. * Wmuestra

Ww: Peso del agua Vw: Volumen del agua W adic.: Humedad adicional Wmuestra: Peso de la muestra Humedad natural. Para w adic. 3%. Vw = 0,03 * 5200 = 156 cc. Para w adic.6%. Vw = 0,06 * 5200 = 312 cc.

PARA EL CALCULO DE LA HUMEDAD: w = Ww / Ws w: humedad de la muestra. Ww: Peso del agua. Ws: Peso de los solidos. Para prueba No. 1 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(157,2 - 146) / (146 38,8)] = 9,46% Para prueba No. 2 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(233,8 209,6) / (209,6 37,1)] = 12,3% Para prueba No. 3 w = [( Peso del Reci. + Suelo Hmedo) - (Peso del Reci. + Suelo seco)] / [(Peso del Reci. + Suelo seco) (Peso del Reci.)] w =[(287.5 252,7) / (252,7 36,0)] = 13,84% CALCULO DENSIDAD SECA:

d

= Ws / (Vs * o)

d: Densidad mxima seca.Ws: Peso de Slidos. Vs: Volumen de slidos

d: Densidad del agua 1gr/cc. d= [( Peso muestra compacta) / (1 + w)] / ( Volumen del molde)

Para prueba No. 1

d

= (4220 / ( 1+ 0,0946)) / 2116,01 = 1,82

Para prueba No. 2

d

= (4560 / ( 1+ 0,123)) / 2116,01 = 1,92

Para prueba No. 3

d

= (4480 / ( 1+ 0,1384)) / 2116,01 = 1,86

GRAFICO DE COMPACTACION

FUENTES DE ERROR EN EL ENSAYO Las posibles fuentes de error se deben a: No tener con exactitud la humedad natural de la muestra. No haber realizado una mezcla de la muestra para homogenizar tanto granulometra como humedad natural. Por falta de experiencia en el manejo del martillo al momento de la compactacin de cada una de las capas.

CONCLUSIONES La Densidad mxima seca

d

para el material utilizado en el ensayo de

compactacin es de 1,922 segn la grafica de Densidad Vs Humedad, al igual se deduce de esta que la humedad optima de compactacin es del 12%. Se calcularon las densidades secas para cada uno de los ensayos d1= 1,82, 1,92 y d3 =1,86.

d2 =

Se obtuvieron las humedades para cada uno de los ensayos w1 = 9,46%, w2 = 12,30% y w3 = 13,84%. Con los clculos se elaboro la respectiva grafica Humedad Vs Densidad, para hallar la densidad mxima y la humedad optima de compactacin.

BIBLIOGRAFIA Instituto nacional de vas, Normas tcnicas ``INVIAS E 142 de 2007``. BADILLO, J Mecnica de suelos Tomo I. Editorial Limusa Mxico 2005. VILLALAZ, Crespo. Mecnica de suelos y cimentaciones, Editorial Limusa Mxico 2004. Apuntes de clase.