COMPACTACIÓN DE SUELOS

CARRETERAS II

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COMP COM PACT ACTACIO ACIO N DE SUELOS SUE LOS INTRODUCCIÓN La compactación es el procedimiento de aplicar energía (impacto o amasado) al suelo suelto para densificarlo y disminuir espacios vacíos, aumentar su peso unitario y su capacidad para soportar cargas. La compactación de suelos rinde los siguientes beneficios: Aumenta la capacidad para soportar cargas. Disminuye la compresibilidad. Reduce la filtración de agua. En el laboratorio se ha establecido tres ensayos de compactación: 1) Compactación Proctor Estándar 2) Compactación Proctor Modificado 3) Compactación Wilson-Harvard Miniatura. Estos ensayos se consideran como procedimientos de laboratorio establecidos para densificar suelos y reproducir las condiciones que se obtienen cuando los terraplenes en el sitio de obra se compactan con equipos de compactación. En este informe se ha realizado solamente la compactación Proctor Modificado.

OBJETIVOS i.

ii.

OBJETIVO GENERAL Realizar el ensayo de compactación una muestra de suelo de Cala Cala mediante el método proctor modificado, y obtener la densidad seca máxima y el contenido de humedad optimo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Obtención de una muestra de suelo Preparar la muestra de suelo a ser compactada Realizar el ensayo de compactación modificado a diferentes humedades Realizar la grafica Densidad-Humedad (curva de compactación) Hallar la densidad seca máxima y el contenido de humedad optima

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 ANTECEDENTES En 1993, R. R. Proctor presento cuatro artículos en la revista “Nuevos records de la Ingeniería” los cuales sirvieron de base para los ensayos de compactación, llamados

simplemente ensayos Proctor. Existen dos variantes de este método, el proctor estándar y el proctor modificado, la diferencia de estas dos viene dado por la energía de compactación empleada. En este informe se mostrara la compactación proctor modificado.

COMPACTACIÓN PROCTOR ESTÁNDAR R. R. Proctor encontró que aplicando a un suelo una cierta energía para compactarlo, el  peso unitario obtenido varía con el contenido de agua según una curva (fig. 1), en la cual se  puede observar que existe un contenido de agua con el cual se obtiene el peso unitario máximo del suelo seco a esa energía de compactación. A la abscisa y ordenada de ese punto máximo les denominó contenido óptimo de agua, Wop y peso unitario máximo del suelo seco γd máx, respectivamente.

 Fig.1 Curva de compactación

El rápido desenvolvimiento del equipo de compactación de campo, comercialmente disponible condujo a una modificación del ensayo Proctor estándar, el cual no lograba representar en forma adecuada las mayores compactaciones que podían alcanzarse en el campo. La energía de compactación es en este caso mayor, así el ensayo de compactación SAMUEL ADAM SOSSA LAYME

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modificado introduce una energía nominal de compactación de cinco veces la energía de compactación en el ensayo Proctor estándar. Para esta energía mayor se obtiene un incremento en valor del peso unitario máximo del suelo seco y una disminución del contenido óptimo de agua.

i.

CURVA DE SATURACIÓN TEÓRICA

Esta curva representa el contenido de agua para cualquier valor del peso unitario del suelo seco, que será necesario para que todos los vacíos que dejan entre si las partículas sólidas estuvieran llenos de agua. La curva de saturación teórica, se obtiene variando el valor del contenido de agua (abscisas)  para obtener de acuerdo con la los diferentes valores del peso unitario del suelo seco (ordenadas).

Donde: γd = Peso unitario del suelo seco, g/cm3.

Ss = Peso unitario relativo de las partículas sólidas, adimensional. w = Contenido de agua, %. γw = Peso unitario del agua destilada a 4ºC de temperatura, (γw = 1 g/cm3). Esta curva tiene como objetivo comprobar si el ensayo Proctor fue correctamente ejecutado, ya que la curva de saturación teórica y la de compactación nunca deben cortarse, dado que en la práctica no se puede llenar totalmente con agua los vacíos que dejan las  partículas del suelo compactado; además, cualquier curva de compactación estará siempre  por debajo de la curva de saturación. SAMUEL ADAM SOSSA LAYME

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ii.

ESPECIFICACIONES

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA i. 1) 2) 3) 4) 5)

EQUIPO Tamices No. 4 y 3/4 pulg. Martillo de cabeza de caucho. Bandeja metálica grande. Balanza de precisión aproximación 0.1 g. Equipo para determinar el contenido de agua.

ii. PROCEDIMIENTO 1) La muestra de suelo (muestra alterada) tomada en el campo del sitio de la obra, debe ser secada de tal manera que pueda ser fácilmente desmenuzada con el martillo de cabeza de caucho sin que se rompan las partículas individuales. 2) Para el secado utilizar el horno regulado a 60ºC de temperatura o calor solar. 3) Colocar la muestra de suelo en la bandeja metálica grande. 4) Desmenuzar los grumos de suelo con el martillo de cabeza de caucho. 5) Colocar el tamiz 3/4 pulg sobre el tamiz No. 4 y tamizar la muestra de suelo por la serie. 6) Clasificar al suelo en dos grupos: el primero con suelo que pasa el tamiz No. 4 y el segundo con suelo que se retiene en el tamiz No. 4 pero que pase el tamiz 3/4 pulg, desechar el suelo que se retiene en el tamiz 3/4 pulg. 96 7) Debe empezaré el ensayo con una cantidad de agua de 4%, luego debe incrementarse para cada ensayo, lo acosejable es que se aumente cada 3% o 4%. 8) Mezclar el mismo hasta que el agua se distribuya uniformemente y el suelo presente una consistencia tal que al ser comprimida en la palma de la mano no deje partículas SAMUEL ADAM SOSSA LAYME

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adheridas a ella ni la humedezca, y que a la vez el suelo comprimido pueda cogerse con los dedos sin que se desmorone. 9) Preferentemente se debe guardar el suelo en una bolsa para que la humedad se distribuya uniformemente.

PROCEDIMIENTO DE LA COMPACTACION i. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

EQUIPO Molde de compactación de 10.16 ó 15.24cm (4 ó 6 pulg) de diámetro y 11.54cm de altura, con collarín de 5cm de altura y placa-base. Martillo de compactación de 2.5Kg de peso. Balanza de precisión, aproximación 0.1 g. Bandeja metálica grande. Probeta graduada, con 250 ó 500 cm³ de volumen. Martillo de cabeza de caucho. Regla metálica para enrasar y espátula. Equipo para determinar el contenido de agua.

 Fig. 3. Equipo de Compactación

ii.

PROCEDIMIENTO

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Se dispone de muestras de suelo que pasan el tamiz Nº.3/8, preparadas previamente y listas  para la ejecución del ensayo. a) Usar la misma cantidad de muestra (3 Kg ó 5 Kg.) para todo el ensayo y tantos  puntos como sean necesarios. No recomendable si el suelo a ensayarse no es muy desmenuzable y las partículas individuales pueden quebrarse durante el ensayo.  b) Utilizar varias porciones nuevas de muestra de 3 Kg ó 5 Kg cada una, para las diversas determinaciones necesarias. c) Determinar y registrar el peso del molde con la placa-base y sin el collarín, en el formulario. d) Colocar el collarín al molde. e) Colocar en el molde una cantidad de suelo suficiente para definir la primera capa; aproximadamente el suelo debe llenar la mitad del volumen del molde sin considerar la altura del collarín de tal manera que al ser compactado ocupe la tercera  parte del molde. Emparejar la superficie con los dedos. f) Ubicar el molde sobre una superficie firme y resistente, compactar la capa de suelo con el número de golpes requerido de acuerdo al tipo de ensayo, distribuyendo los golpes uniformemente en toda la superficie. g) El proceso se realiza igual para las capas restantes de tal forma que la última capa compactada sobresalga dentro del collarín, no más de 0.5cm (3 capas compactadas). h) Retirar el collarín haciéndolo girar cuidadosamente y enrasar la superficie del suelo con una regla metálica. i) Determinar y registrar el peso del molde con la placa-base y suelo compactado. Por diferencia determinar y registrar el peso del suelo (W).  j) Desarmar el molde para extraer el suelo compactado. k) Realizar dos determinaciones del contenido de agua en dos porciones representativas, una tomada en la parte superior del molde y la otra en la parte inferior.

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CÁLCULOS 1. El contenido de agua (w), en cada determinación se calcula con:

Donde: w = Contenido de agua, en % W1 = Peso del recipiente, en g W2 = Peso del recipiente más suelo húmedo, en g. W3 = Peso del recipiente más suelo seco, en g. 2. El peso unitar io del suelo (γ) se calcula con

3. Con (γ) y el valor promedio del contenido de agua, se calcula el peso unitario del suelo seco (γd) con:

i.

GRÁFICO SAMUEL ADAM SOSSA LAYME

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La curva obtenida es conocida como: curva de compactación la misma que es de tipo  parabólico y presenta un punto máximo donde se identifica el valor del contenido óptimo de agua en abscisas y el peso unitario del suelo seco en ordenadas.

UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMÁS FRÍAS FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

-----------------------------------------------Laboratorio de Mecánica de Suelos CARRETERAS II

PROYECTO

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OBRA LOCALIZACIÓN PERFORACIÓN No P.C.A. GRUPO MUESTRA DESCRIPCIÓN

CARRETERA CALA CALA 1 1 1

No No

1 FECHA P-21-11-2013 Suelo De baja plasticidad

COMPACTACION DE SUELOS Diámetro del molde Altura del molde Peso del molde Volumen del molde (v)

15.2 cm 11.6 cm 6393 g 2104.9 g

COMPACTACION MODIFICADO ( T-180 ) 1

2

11275

11135

Peso del molde (b) gr

6393

6393

6393

Peso Muestra humeda (c=a-b) gr

4882

4742

4592

Densidad Humeda (d=c/v)

2.32

2.25

2.18

Ensayo No. Peso de muestra humeda + molde (a) gr

Nº Capsula

3-B

3

24-B

10985

15-B

Peso muestra humeda + capsula gr

157.5

182.5

150.8

Peso muestra seca + capsula gr

150.40

170.30

138.10

Peso de capsula gr

47.40

43.20

46.40 SAMUEL ADAM SOSSA LAYME

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Contenido de humedad (w) %

6.89

9.60

13.85

Densidad seca

2.17

2.06

1.92

(ds=d/(1+w))

Cont. De humedad= densidad suelo seco=

6.89

9.60

13.85

2.17

2.06

1.92

CURVA DE SATURACIÓN Gs= 2.6

densidad suelo seco=

4.78

4.28

3.66

GRAFICO 6.00 5.00 4.00 3.00

Curva de Compactacion

2.00

Curva de Saturacion

1.00 0.00 0.00

5.00

10.00

15.00

 ₰seca max=

------

g/cm3

h optimo=

------

%

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CONCLUSIONES: El ensayo debe repetirse por los siguientes motivos: No se obtuvo la densidad seca máxima, es decir la curva no alcanza su punto máximo, y las humedades ensayadas solo muestran el lado derecho de la c urva. En la repetición del ensayo debe tomarse en cuenta que la humedad inicial con la que se va a trabajar la muestra debe ser aproximadamente del 2%, solo así se podrá tener el lado izquierdo de la curva. Este valor da a entender que el suelo ensayado era un suelo granular, que absorbe poca humedad y su resistencia es alta, es decir al igual que una piedra no necesita de agua para alcanzar su densidad seca máxima. Lo dicho anteriormente de que absorbe muy poca agua se confirma con la grafica de saturación como puede verse esta muy por e ncima de la curva de compatcaion.

RECOMENDACIONES Al repetir el ensayo debe tenerse mucho cuidado en hacer la m edición de los pesos, eso pudo haber sido una fuente de error. También es recomendable hacer una clasificación de suelos, para de esta manera saber con mucha exactitud el tipo de suelo el cual tenemos. También debe tenerse mucho cuidado al preparar la muestra, es decir muchas veces ocurre que una mala preparación de la m uestra deja pasar granos gruesos y de bido a esto se obtienen resultados similares a los obtenidos en esta practica.

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