ensayo grado de compactacion

UNIVERSIDAD DE HUANUCOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ContenidoI. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................2

II. OBJETIVOS....................................................................................................................................3

III. MARCO TEÓRICO..........................................................................................................................4

3.1 COMPACTACION DE SUELOS...................................................................................................4

3.2 OBJETIVOS DE LA COMPACTACION..........................................................................................5

3.3 VENTAJAS DE LA COMPACTACIÓN...........................................................................................6

3.4 MÉTODOS PARA COMPACTAR EL SUELO.................................................................................6

ENSAYO PENETROMETRICO ( SPT)..................................................................................8

PROCEDIMIENTOS USADOS (A, B, C).................................................................................................12

IV. APARATOS E INSTRUMENTOS:...............................................................................................13

V. MÉTODO...............................................................................................................................15

VI. PROCEDIMIENTO:...................................................................................................................16

VII. CONCLUSIONES......................................................................................................................19

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I. INTRODUCCIÓNEl ensayo proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual

un suelo alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante

pues aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden

alcanzar mayores o menores densidades del mismo, la razón de esto es

que el agua llena los espacios del suelo ocupados por aire (recordemos

que el suelo está compuesto de aire, agua y material sólido).

Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la

construcción, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una

base resistente donde apoyarse, y un suelo mal compactado podría

significar el colapso de una estructura bien diseñada, en algunos casos,

como por ejemplo en caminos de poco tráfico o de zonas rurales, el suelo

constituye la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la

compactación se hace evidente.

En este trabajo práctico se realizó el Ensayo Proctor Modificado en el

PROYECTO ALTO HUALLAGA (PEAH). Según norma técnica ASTM

D653.

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II. OBJETIVOS

Al terminar este trabajo en el laboratorio será capaz de:

Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario

para realizar el Ensayo Proctor Modificado.

Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro

ordenado de acuerdo a un método establecido para evitar cometer

errores u omitir información relevante.

Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y

gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo

realizado.

Determinar la humedad óptima de compactación de un suelo, con la cual

se alcanzará la máxima compacidad.

Determinar el contenido de agua y peso unitario seco de los suelos ya

que un molde tiene de 4 o 6 pulgadas y con pisón de 10 Ibf (44,5 N) que

cae de un altura de 18 pulgadas (457 mm) a la cual produciendo una

energía de compactación de 56 000 lb-pie/pie3

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III. MARCO TEÓRICO

3.1 COMPACTACION DE SUELOS. Compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de

densificación de un material mediante sistemas mecánicos. El incremento de

densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se

mantiene el contenido de humedad aproximadamente constante.

Generalmente la compactación se realiza sobre los materiales que se

utilizan para relleno en la construcción de terraplenes.

Los objetivos de la compactación son los siguientes:

Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad de terraplenes y

la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos.

Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos.

Disminuir la relación de vacíos y reducir la permeabilidad.

Reducir el potencial de expansión, contracción, o expansión por

congelamiento.

El grado de compactación de un suelo o de un relleno se mide

cuantitativamente mediante la densidad seca, la cual depende de la energía

utilizada durante la compactación y del contenido de humedad del suelo.

La relación entre la densidad 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 de

suelo húmedo en un molde cilíndrico de un volumen específico y con una

energía de compactación determinada. Por lo general se utilizan diferentes

ensayos, pero la mayoría están basados en el mismo principio: la

compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico de una

masa específica que se deja caer desde una altura determinada, compactando

el suelo en un determinado número de capas que reciben un número de

golpes.

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Después de preparar la muestra compactada, se miden su densidad

aparente y su contenido de humedad. Se calcula la densidad seca y se repite el

procedimiento haciendo variar el contenido de humedad. Las características de

compactación se presentan en un gráfico que relaciona la densidad seca en

función del contenido de humedad. El punto más alto de la curva obtenida en el

gráfico que corresponde a la mayor densidad seca determina el contenido de

humedad óptimo.

La compactación en el proceso realizado generalmente por medios

mecánicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse más en

contacto con otras, mediante la expulsión del aire de los poros , lo que implica

una reducción más o menos rápida de las vacíos, lo que produce en el suelo

cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya

que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de

compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo compactado la de

un suelo parcialmente saturado.

El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los

diversos factores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar

una alteración física, química o biológica. La compactación es la principal

causa de alteración del suelo.

3.2 OBJETIVOS DE LA COMPACTACION

Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén

para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento,

debe llenar ciertos requisitos

Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio

peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas.

No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe

el suelo o la estructura que soporta.

N o debe ni retraerse ni expandirse excesivamente.

Debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad.

Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje

para su función.

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3.3 VENTAJAS DE LA COMPACTACIÓN

Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.

Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para absorber el agua.

Reduce los asentamientos debido a la disminución de la relación de

vacíos.

Reduce el efecto de contracción.

Mejora las condiciones de esfuerzo-deformación del suelo.

3.4 MÉTODOS PARA COMPACTAR EL SUELO

Se emplean cuatro métodos principales de compactación:

3.4.1 COMPACTACIÓN ESTÁTICA O POR PRESIÓN

La compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso

comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento

vibratorio.

Por ejemplo: Rodillo Estático o Rodillo Liso.

3.4.2 COMPACTACIÓN POR IMPACTO:

La compactación es producida por una placa apisonadora que golpea y

se separa del suelo a alta velocidad.

Por ejemplo: Un apisonador

3.4.3 COMPACTACIÓN POR VIBRACIÓN:

La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta

frecuencia.

Por ejemplo: Placa o rodillos vibratorios.

3.4.4 COMPACTACIÓN POR AMASADO:

La compactación se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas

en áreas más pequeñas que los rodillos lisos.

Por ejemplo: Un rodillo “Pata de Cabra

Varios factores afectan el grado de compactación del campo. Ésos

factores son humedad, el tipo de suelo y la profundidad. El suelo se

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coloca generalmente en capas de 6 pulgadas hasta 1 pie de alto. El

tamaño y el tipo del equipo de la compactación y la densidad relativa

deseada es esencial para determinar la profundidad de la capa. Es a la

discreción del ingeniero especificar la profundidad de las capas del

terraplén al compactar

el relleno. Las capas del suelo deben ser especificados de tal manera que

dan la compactación requerida con los mínimos pasos del equipo de la

compactación.

Generalmente, le dan a un contratista el porcentaje del grado óptimo de

compactación que se debe lograr en el campo. A esto se refiere como la

Densidad Relativa o R(%).

Las densidades relativas generalmente abarcan desde 90% a 95%

comparado al Proctor Modificado. Generalmente los granulares se

requieren ser compactados hasta el 95% a 100% en el campo.

GRADO DE COMPACTACION

CONO DE ARENA

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 unitario en 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.NORMAS:

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)

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ASTM D 1556(Standard Test Method for Density and Unit Weight of Soilin Place by the Sand-Cone Method)

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

Se realiza un agujero excavado a mano en el suelo que será ensayado y todo el material extraído es guardado en un recipiente, luego de esto, el agujero es llenado con una arena fina que fluya fácilmente con una densidad conocida, la arena utilizada comúnmente se denomina: arena Ottawa. Y posteriormente el volumen es determinado, la densidad húmeda de campo del suelo es determinada por la división de la masa húmeda del material extraído entre el volumen del agujero.El contenido de agua del material removido es determinado y la masa seca del material y la densidad de campo seca es calculada usando la masa húmeda del suelo, el contenido de agua y el volumen del agujero.

A. EQUIPO

1. EL APARATO DE CONO DE ARENA:Consiste en un frasco de vidrio o plástico con una capacidad de volumen que al menos exceda la cantidad requerida para llenar el agujero a excavar, aproximadamente de 3,785 cm3 de capacidad. El frasco debe estar unido a un embudo que a su vez se une a una válvula con un orificio de aproximadamente ½ pulgada. (13mm) de diámetro, adjuntada a la vez a otro embudo metálico que ajusta el diámetro deseado según sea el dato del ensayo que se desee, por ejemplo, para el análisis de una capa sub base se utiliza un embudo metálico de 4” y para el análisis de una capa base se utiliza de 6 pulgadas de diámetro.

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2. PLATO METÁLICO:Es un plato metálico cuadrado y con al menos 3” (75 mm) más largo que el embudo o cono metálico. Debe ser liso en la parte de abajo, y debe contener el suficiente grosor para ser rígido.

3. ARENA OTTAWA: Comúnmente se utiliza un tipo de arena de partículas redondeadas de aproximadamente 2 mm de diámetro, con una buena fluidez, denominada arena Ottawa, la cual pasa por el tamiz No. 20 (0.085 mm) y se retiene en el tamiz No. 30 (0.606 mm), la arena se debe lavar y posteriormente secar en horno a 110 ± 5°C

4. balanza: Se utiliza una balanza para determinar el peso del material extraído, así como de los picnómetros, la balanza debe de ser de 35 lb de capacidad con una sensibilidad de 0.01 lb. El siguiente modelo es un ejemplo de la misma.

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5. TAMIZ NO. ¾ (19 MM): El cual sirve para eliminar partículas muy grandes que pueden estropear el resultado, es aquí donde se debe analizar si realmente aplica este ensayo o es mejor utilizar alternos.

6. OTROS MATERIALES

También se utilizan una serie de accesorios que sirven para limpiar, excavar, guardar material, etc. Los cuales se mencionan a continuación.

- Martillo- Cuchara- Cincel- Brocha- Bandejas metálicas para guardar material del suelo

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7. “SPEEDY”

El Speedy es un aparato utilizado para medir contenido de humedad en campo, ya que llevar muestras del suelo a un laboratorio para este ensayo no es práctico, por el contrario es difícil. Para este ensayo se necesita que todas las partículas que se ensayen pasen por el tamiz No. 4 (4,75 milímetros).

El problema con este ensayo es que se pueden producir inexactitudes debido a que la muestra que se utiliza en el aparato es muy pequeña para representar la humedad en toda el área. Por lo tanto otros métodos son recomendados cuando se requieren datos muy exactos.

Este aparato consta de una cámara cilíndrica de presión adjunta con un manómetro, balanza, carburo de calcio, medidor del carburo de calcio, esferas de acero de 1 centímetro de diámetro, y su equipo de limpieza. El aparato se rige por las normas ASTM D 4944-04 y AASHTO T-217.

Speedy 2000 Determinador de humedad

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B. PROCEDIMIENTO

1. En un área cuadrada de aproximadamente unos 50cm ó 60cm, se elimina todo el material suelto (basura u otro material), con la ayuda de una brocha, luego se aplana ligeramente el terreno a analizar para acomodar la placa base en posición firme y nivelada, para lo cual se utilizan varios clavos, los cuales sujetan dicha placa.

Colocación de la placa base

6. Con la ayuda de la balanza se pesa el picnómetro (Válvula y recipiente plástico), a lo cual llamaremos peso 1.

Peso del picnómetro “Peso 1”

3. Colocada la placa base, se marca bien su posición y se coloca el picnómetro lleno de arena; se abre la válvula hasta que no pase más arena, se retira y se pesa de nuevo el picnómetro, teniendo así el peso 2.

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Colocación del picnómetro sobre la placa base

4. Con el uso del cincel y el martillo se procede a realizar la excavación de igual diámetro que la placa base y una profundidad de aproximadamente 15cms (4 a 6plg), teniendo en cuenta que la excavación debe ser uniforme teniendo el mismo diámetro y profundidad en toda su envergadura.

Excavación del agujero

5. Se extrae el material con la ayuda de la cuchara metálica y se deposita en la tara metálica luego de pasarlo por el tamiz No. 3/4, en donde se separará el material que pasa con el que no, el cual posteriormente se regresará al agujero. Luego de separar el material, el que se encuentra en la tara es pesado, teniendo así el “peso neto húmedo del material excavado”.

Material que pasa el tamiz No. 3/4"

6. Con la cinta métrica se va comprobando la profundidad de la excavación. Una vez realizada la excavación se coloca el picnómetro y se abre la válvula

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dejando fluir la arena hasta que pare totalmente, para tener el valor de la arena remanente, para luego pesarlo nuevamente. Este será nuestro peso 3.

Picnómetro sobre agujero

7. Luego de recoger la mayor cantidad de arena de Ottawa (sin impurezas), se utiliza el equipo para determinar la humedad “Speedy”, colocando dentro del mismo, cinco gramos de suelo húmedo extraído del agujero con cinco gramos de carburo de calcio. Luego de agitarlo por varios segundos por medio del manómetro

Determinación del % de humedad

8. Determinar el peso de la arena en el cono “Pc”, restando el peso inicial del picnómetro con arena “peso 1 y peso 2”, que es el peso después de haberse colocado y abierto la válvula antes de excavar el agujero. De esta diferencia resulta el peso de la arena en el cono del picnómetro, de la siguiente manera:

Pc = Peso1-Peso2

9. Determinar el peso de la arena en el cono “Pc+ag”, restando el segundo peso “peso 2 y peso 3”, éste es el efectuado después de vaciar el picnómetro con el agujero ya realizado, es decir:

Pc+ag = Peso2-Peso3

10. Determinar el peso de la arena en el agujero “Pa”, restando el peso de la arena en el cono + agujero “Pc+ag” y el peso de la arena en el cono “Pc” es decir:

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Pa = (Pc+ag)-Pc

Pa = (Peso2-Peso3)-(Peso1-Peso2)

Tabla de Volúmenes de agujeros de ensayos mínimos basados en el tamaño máximo de partícula

C. CÁLCULOS GENERALES

Para determinar la densidad en campo por medio del método del cono de arena se realizan los siguientes cálculos, tomando en cuenta los criterios planteados en el procedimiento:

Determinación del peso de la arena en el embudo:

Pae = Picnómetro 1 – Picnómetro 2

Determinación del peso de arena para llenar el embudo y el agujero:

Pae + ag = Picnómetro 2 –Picnómetro 3

Determinación del peso de la arena en el agujero. Se resta el peso de la arena en el embudo más el agujero Pae + ag, con el peso de la arena en el embudo Pae:

Pa = (Pae + ag) – Pae = (Pic 2 –Pic 3) – (Pic 1 – Pic 2)

Determinación del volumen del agujero. Se divide el peso de la arena en el agujero Pa dentro del peso específico de la arena calibrada Ottawa

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Por último se determina el porcentaje de compactación, por medio de las siguientes fórmulas:

Es muy importante determinar el porcentaje de compactación del área de trabajo, ya que con el mismo se puede visualizar si la compactación fue la adecuada o no.

I.1.1. MÉTODO DEL GLOBO DE HULE (ASTM D 2167)

El método del Globo de Hule, es un método que ofrece bastante rapidez y practicidad. Para lograr resultados lo más exactos posibles se requiere de mucho cuidado y precisión en la ejecución del ensayo principalmente en la extracción del suelo.El aparato que se utiliza se le conoce por su nombre en inglés de “voluvessel” y es un aparato que consiste en un recipiente de vidrio cilíndrico, graduado donde en el fondo se coloca un globo de látex estabilizado por medio de un plato metálico.

El objetivo de este ensayo es determinar la densidad del suelo por medio de la extracción del material, dejando un agujero cilíndrico para posteriormente llenarlo con el globo de látex lleno de agua y medir el volumen. Así se podrá

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determinar dividiendo la masa extraída dentro del volumen de agua que cubre el agujero.

El principal factor influyente en posibles errores en este ensayo es la precisión con la que se realice el agujero del suelo, ya que este supone un volumen aproximado del mismo.

A. CONSIDERACIONES GENERALES DEL MÉTODO

Es adecuado su uso en suelo compactado o terraplenes construidos que contengan partículas finas o que sea granular sin acumulación de rocas o partículas gruesas siempre y cuando el suelo no se deforme durante el ensayo. El método de globo de hule puede ser utilizado para determinar la densidad en campo y el peso unitario de depósitos de suelo natural e inorgánico, mezclas de suelo-agregado u otro material similar firme; además se puede determinar a través de éste método la densidad de suelos compactados utilizados en construcción de terraplenes, carreteras o rellenos estructurales.

El método también es comúnmente utilizado como base de aceptación para suelos compactados a determinada densidad específica o porcentaje máximo de densidad. El uso de este método comúnmente es limitado a una condición de suelo no saturado, y no es recomendable para suelos flojos o que se puedan deformar fácilmente, los cuales pueden someterse a cambios volumétricos durante la aplicación de presión en el ensayo.

El método puede no ser apto para suelos que contengan fragmentos de roca o materiales con partículas anguladas las cuales pueden penetrar la membrana de hule y consecuentemente romperla, es importante la consideración del tamaño de partícula del suelo, ya que si el tamaño es muy grande aproximadamente mayor a 2” se utilizan otros métodos como el de la membrana gigante el cual permite partículas muy grandes.

B. DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO DE GLOBO DE HULE

El volumen de un agujero excavado en un suelo dado es determinado usando un recipiente calibrado lleno de agua para llenar una membrana de hule flexible, esta membrana debe llenar el agujero. La densidad de campo húmeda es determinada dividiendo la masa húmeda del suelo removido entre el volumen del agujero. El contenido de humedad y la densidad de campo húmeda son utilizadas para calcular la densidad de campo seca y el peso unitario seco.

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C. EQUIPO

1. Aparato de globo de huleEl aparato de globo de hule consiste en un recipiente cilíndrico de alta resistencia abierto en ambos extremos, graduado en pies cúbicos y centímetros cúbicos, con una membrana delgada (globo de hule) de 1 dm3 de capacidad, flexible y elástica, designada para medir el volumen del agujero del ensayo bajo las condiciones de este método.El aparato se adapta a un plato base metálica, el cual viene incluido en el aparato para que no existan problemas de medidas ya que debe ser una unión perfecta. Los accesorios del aparato como el manómetro, inyector y liberador de presión también se incluyen los cuales solo deben de ser atornillados a la tapadera metálica del recipiente la cual viene diseñada para el procedimiento.

Voluvessel de manómetro en tapadera

Voluvessel con manómetro en base

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Globos de hule para ensayo

OTROS MATERIALES

- Un plato base metálico es dispuesto para adaptar el aparato de globo de hule sobre él. El plato debe tener como mínimo una dimensión de lado de por lo menos dos veces el diámetro del agujero de ensayo mientras soporta el aparato y las sobrecargas si son utilizadas.

- Una balanza de escala que tenga como mínimo 20 kg. El ensayo de determinación de densidad por el método de globo de hule también necesita de aparatos de secado como equipo especial o estufas en el campo para la determinación del contenido de humedad.

- Cincel, martillo, cucharas, brochas, clavos, bolsas plásticas, bandejas metálicas, sobrecargas, espátulas, calculadora, regla para cálculos varios, principalmente la profundidad del agujero del ensayo.

D. PROCEDIMIENTO

1. Se coloca el globo de hule en la roldana inferior de la base metálica del recipiente cilíndrico y se ajusta de modo que no pueda zafarse del aparato por medio del hule adaptador.

2. Se adapta el manómetro, la bujía de aplicación de presión y succión y la válvula de liberación de presión a la tapadera superior como muestra la figura 9. El manómetro y la bujía van en el mismo adaptador como se observa en la tapadera, en el proceso de ensamblaje se enrosca el adaptador que es el mismo que contiene el manómetro en la figura de la tapadera armada.

3. Se enrosca la tapadera inferior al recipiente de cilíndrico4. Se procede a llenar el recipiente cilíndrico con agua. La medida final

dependerá de las circunstancias, debe cumplir con la suficiente agua

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como para llenar el agujero y un poco más para que esta no se salga de la escala mostrada.

5. Posteriormente se enrosca la tapadera superior con la válvula abierta6. Se prepara la superficie donde se realizará el ensayo de tal forma que

quede plana, nivelada y libre de obstáculos sin partículas grandes.7. Dependiendo en el contenido de agua y la textura del suelo la superficie

debe ser nivelada usando un bulldozer (compactador), para comprobar que el área de ensayo no está deformada, sobre compactada, torneada, o de alguna manera deformada.

8. Se ensambla el aparato en el plato metálico en la localidad elegida9. Usando la misma presión y sobrecarga determinada durante la

calibración del aparato y con la válvula de liberación cerrada se aplica presión por medio de la bujía y se toma una lectura inicial.

10.Se remueve el aparato del área del agujero del ensayo liberando la presión por medio de la válvula y cambiando la bujía a modo de succión y se cierra la válvula nuevamente para poder aplicar la succión y poder movilizarlo sin que el globo se salga y explote.

11.Usando cucharas, cinceles, martillos, y todas las herramientas necesarias, se excava el agujero determinado por el perímetro del plato base y la profundidad determinada para el tamaño máximo de partícula del suelo. El agujero del ensayo debe tener volumen mínimo como se muestra en la siguiente tabla, basada en el tamaño máximo de partícula en el suelo de ensayo.

Tablas de Volúmenes mínimos de agujeros de ensayo basado en el tamaño de partículas máximas

A continuación se muestra el diagrama del aparato junto con sus líneas guías de ensamblaje para una mejor ilustración.

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Diagrama del Manual del aparato de Globo de Hule

E. Cálculos generalesPara la determinación del peso unitario seco del material utilizando el método del globo de hule se realizan una serie de cálculos, los cuales se presentan a continuación.Se calcula el porcentaje de contenido de humedad (w) del suelo como sigue:

Cálculo del volumen del agujero (va) en cm3

V = Vfinal - Vinicial

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Cálculo de la densidad de campo húmeda (Dh) del suelo removido del agujero del ensayo en (g/m3)

Se calcula la densidad de campo seca (Ds) del suelo removido del agujero del ensayo en (g/m3)

Se calcula el peso unitario seco en campo como sigue:

I.1.2. MÉTODO DEL DENSÍMETRO NUCLEAR (ASTM D 2922 Y D 3017)

El Método del Densímetro Nuclear es un método con un alto grado de complejidad de operación ya que se trabaja con elementos radiactivos los cuales si no son manejados de una forma adecuada pueden causar grandes daños a la salud del laboratorista.

La gran ventaja de este método es la precisión de la lectura que toma. De todos los métodos desarrollados este es el que arroja el dato más exacto de la densidad.

El método está basado en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora sobre, dentro o adyacente al material a medir. La lectura de la intensidad de la radiación es convertida a medida de densidad húmeda por medio de una curva de calibración apropiada del equipo.Para este método existen tres formas básicas de realizarlo las cuales son:

Retro dispersión Transmisión directa Colchón de aire

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A. DESCRIPCION ESPECÍFICA

El método del densímetro nuclear es un método preciso, rápido y eficaz. El proceso se realiza por medio de un aparato electrónico el cual es capaz de medir directamente en el sitio la densidad y humedad del suelo, agregados y asfaltos; por medio de la atenuación de radiaciones gamma donde la fuente y el detector permanecen en la superficie; o la fuente o el detector es colocado a una profundidad conocida aproximadamente 300 mm (12”), mientras el detector o fuente permanece en la superficie dependiendo del método de ejecución.La determinación de la densidad en la masa por unidad de volumen del material bajo ensayo es calculada por medio de la comparación de la tasa detectada de radiación gamma con información calibrada establecida anteriormente.El método se basa en que la cantidad de electrones presente por unidad de volumen en el suelo es proporcional a la densidad del mismo. Por lo tanto se puede correlacionar el número de rayos gamma dispersos con el número de rayos detectados por unidad de tiempo, el cual es inversamente proporcional a la densidad húmeda del material. La lectura de la intensidad de la radiación es convertida a medida de densidad húmeda por medio de curvas de calibración del mismo equipo con que se realizó el ensayo.El método del densímetro nuclear también cubre la determinación del contenido de humedad del suelo y agregados por medio de la termalización o por medio de alentar los neutrones rápidos donde la fuente de neutrones y el detector termal neutrón, ambos permanecen en la superficie.

Tabla de Medidas de muestras de material para el contenido deHumedad

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B. EQUIPO

Densímetro nuclear: Es un equipo que se basa en la emisión de rayos gamma mediante fuentes de elementos radioactivos tales como el cesio 137, americio 241 y berilio.

Modelo Troxler 3430Este modelo de densímetro nuclear Troxler cuenta con las siguientes características:Peso liviano de 13.2 kg (29 lb)Reporte directo en la pantalla de densidad húmeda, densidad seca, humedad, porcentaje de humedad, porcentaje de vacíos y porcentaje de compactación.

C. PROCEDIMIENTO

Para la aplicación y ejecución de este método se siguen los siguientes pasos:

1. Se selecciona la ubicación; si el densímetro se encuentra en una distancia menor de 250 mm (10”) de cualquier proyección vertical que pueda influenciar en el resultado como una zanja o una tubería, se debe seguir el proceso de corrección de fábrica para el equipo.

2. Se remueve todo el material disperso o que puede interferir con el ensayo. Se remueve el material tanto para llegar al material que verdaderamente representa una muestra valida de la zona.

3. Se debe aplanar así como raspar el suelo para llegar a una superficie horizontal lisa y obtener el máximo contacto entre el densímetro y el material a ser ensayado. La colocación del densímetro en la superficie

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del material a ser ensayado es crucial para el éxito de la determinación de densidad.

Formas de transmitir la radiación:

a) Retro-dispersión (mtc e 124)La medición no destructiva de la densidad por la retro-dispersión, es una medición rápida y eficaz, se basa en que las emisiones gamma y los detectores permanecen dentro del densímetro, que se coloca lo más pegado posible sobre la superficie de una muestra valida de representación del material de ensayo.Las emisiones gamma penetran el material a ser ensayado, las cuales a su vez son recibidas por los detectores los cuales las cuantifican. El método de retro dispersión es usado principalmente en capas delgadas asfálticas y capas delgadas de concreto hidráulico, en la siguiente figura se representa como se transmiten las emisiones gamma por este método.

a.1. PROCEDIMIENTO

Escójase un sitio para la prueba, donde el medidor en posición de ensayo se halle al menos a 150 mm (6”) por fuera de cualquier proyecto vertical.

Prepárese el sitio de ensayo de la manera siguiente:

Remuévase todo el material suelto y alterado y el material adicional, en cuanto sea necesario, para exponer la parte superior del material que va a ser ensayado.

Prepárese en un área horizontal suficiente en tamaño para acomodar el medidor, aplanando el área hasta una condición lisa y se obtenga el contacto máximo entre el medidor y el material que está siendo ensayado.

El vacío máximo por debajo del medidor no deberá exceder de 3mm (1/8”). Úsense materiales del sitio o arena fina para llenar los vacíos y alísese la superficie, con una placa rígida o mediante otras herramientas adecuadas.

Procédase a realizar el ensayo, teniendo en cuenta que no haya cerca ninguna fuente radioactiva que afecte la medición.

Caliéntese el equipo según la recomendación del fabricante.

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Regístrese una o más lecturas por minuto.

Determínese el peso unitario húmedo en el sitio, mediante el empleo de la curva de calibración establecida previamente.

b) Transmisión directa (mtc e 124)El método de medición de transmisión directa es el más riesgoso debido a que la fuente radiactiva sale del aparato. Mediante una varilla de perforación se realiza un orificio de acceso de una profundidad y alineación tal que se asegure que la inserción de la fuente gamma no se ladee con respecto al plano del área preparada para el ensayo. La profundidad del orificio debe ser mayor que la profundidad de donde se colocará la fuente.De este modo las emisiones gamma se transmiten a través del material de ensayo hacia los detectores dentro del densímetro. El método minimiza la incertidumbre causada por las superficies rugosas y la composición química del material, y así obteniendo un gran grado de exactitud. La transmisión directa es utilizada para la supervisión de capas de espesor medio a grueso de suelos, agregados, capas asfálticas y losas de concreto.

Medición por transmisión directa

c) Colchón de aire (mtc e 124)

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El método de colchón de aire es diferente respecto de los otros métodos debido a que en este caso el densímetro nuclear no tiene un contacto directo con la superficie del suelo a ensayar, envés es colocado sobre unos soportes los cuales crean un espacio vacío, es decir, el colchón de aire. Este método requiere además de la toma de una o más lecturas en la posición de retro dispersión para la comprobación de las mediciones, lo cual lo hace un método poco eficiente y bastante lento.

PROCEDIMIENTO

Escójase un sitio donde el medidor en la posición de ensayo quede al menos a 150 mm (6”) de cualquier proyección vertical del mismo. Nivelar un área suficiente para colocar la armazón y medidor

Prepárese para el ensayo de la manera siguiente:

Colóquese firmemente el medidor.

Manténgase cualquier otra fuente radiáctiva por fuera del medidor, para evitar que afecte la medida y las lecturas.

Caliéntese el equipo según las recomendaciones del fabricante.

Regístrese una o más lecturas de un minuto en la posición de retrodispersor.

Colóquese la armazón, se establece un colchón de aire óptimo en el sitio del ensayo y colocar en el medidor sobre el armazón de manera que esto quede directamente sobre el mismo sitio empleado para las lecturas de retródispersor.

Tomar el mismo número de lecturas del tiempo normal de 1 min, tanto en la pasicion del colchón de aire como en la del retrodispersor.

Determínese la relación del cochón de aire dividiendo las cuantías por minúto obteniendo en la posición del colchon de aire, por las obtenidas en la posición del retrodispersor.

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Determínese del peso unitario en el sitio, mediante el uso de la curva de calibración aplicable, previamente establecida.

Se muestra en la siguiente figura, como se coloca el aparato y la dirección de las emisiones gamma.

Medición por método del colchón de aire

I.1.3. MÉTODO DEL BALÓN DE CAUCHO (ASTM T 205 Y ASTM D 2167)

28


A través de este método, se obtiene directamente el volumen del agujero dejado por el suelo que se ha extraído. Por medio de un cilindro graduado, se lee el volumen de agua bombeado que llena la cavidad protegida con el balón de caucho que impide la absorción del agua en el terreno. Como ventaja, este método resulta ser más directo y rápido que el cono de arena, pero entre sus desventajas se encuentran la posibilidad de ruptura del balón o la imprecisión en adaptarse a las paredes del agujero, producto de cavidades irregulares o proyecciones agudas lo que lo hacen poco utilizado.

a. EQUIPO

1. Aparato del balón de caucho: Es un aparato con un cilindro calibrado diseñado para contener un líquido dentro de una membrana relativamente delgada, flexible y elástica (balón de caucho) para medir el volumen del hueco del ensayo bajo las condiciones de este método (Véase FIgura No.1). El aparato deberá estar equipado de manera que pueda aplicarse exteriormente una presión o un vacío parcial al líquido contenido, y deberá ser de un peso y de un tamaño tal que no cause distorsión del hueco excavado ni del área adyacente durante la ejecución del ensayo. Deberá disponerse lo adecuado para colocar pesas (sobrecarga) sobre el aparato y de un indicador de volumen para determinar con aproximación a 0.006 litros (0.00025 pies3) cualquier cambio en el hueco de ensayo. La membrana flexible deberá ser de tamaño y forma tales, que llene completamente el hueco sin pliegues ni dobleces cuando se infla dentro de él, y tener suficiente resistencia para aguantar la presión que sea necesaria para asegurar el completo llenado del agujero de ensayo.

Se considera satisfactorio cualquier aparato que emplee una membrana flexible (caucho) y un líquido y que pueda utilizarse para medir el volumen del agujero bajo las condiciones de este ensayo con aproximación del 1.0 %.

2. Balanzas.- Una de 10 kg y con sensibilidad de 1.0 g y otra de 2.0 kg y sensibilidad de 0.1 g.

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3. Estufa, horno u otro aparato adecuado y satisfactorio para secar suelos y muestras para humedad. E - 162 – 2

4. Equipo Misceláneo.- Picas pequeñas, cinceles y cuchara para extracción, bolsas de plástico, cubos con tapas, u otros recipientes metálicos adecuados que puedan cerrarse para contener el suelo extraído de los huecos; termómetro y brocha pequeña.

B. PROCEDIMIENTO

1. Prepárese la superficie del orificio para el ensayo, de manera que quede razonablemente plana. Instálese el aparato en el sitio de ensayo y hágase una lectura inicial del indicador de volumen del vaso calibrado, empleando la misma presión sobre el líquido en el depósito y el mismo peso de sobrecarga usado en la calibración de comprobación. Luego de efectuada esta lectura inicial sobre el indicador de volumen, márquese el contorno del aparato sobre el sitio del orificio de ensayo. Anótese la presión empleada, la magnitud de la sobrecarga, y la lectura inicial del volumen. Si el aparato fue calibrado con una placa de base, ésta deberá mantenerse en el sitio durante el ensayo.

2. Remuévase el aparato del sitio y excávese un orificio centrado dentro de la marca delineada para el aparato. Téngase cuidado al excavar el hueco, de manera que el suelo alrededor del borde superior del mismo no se altere. Colóquese todo el suelo removido del agujero en un recipiente hermético para las determinaciones de peso y de humedad. El hueco del ensayo deberá tener el volumen mínimo indicado en la Tabla No.2. Huecos de tamaños mayores proporcionarán mayor precisión y deberán usarse cuando sea posible. Las dimensiones del hueco de ensayo están relacionadas con el diseño del aparato y con la presión empleada; en general, estas dimensiones deberán aproximarse a las empleadas en el procedimiento de comprobación de la calibración.

3. Después de excavar el orificio, colóquese sobre éste el aparato, en la misma posición empleada para la lectura inicial, e ínflese la membrana flexible dentro del hueco. Aplíquese la sobrecarga y la presión del líquido en el depósito que se usaron durante el procedimiento de verificación de la calibración. Anótese la lectura del indicador de volumen. La diferencia entre esta lectura y la inicial obtenida en el numeral 4.1., es el volumen del hueco de ensayo.

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4. Determínese el peso del suelo húmedo extraído del orificio con aproximación a 5 g, (0.01 lb). Mézclese completamente el suelo, elíjase una muestra para contenido de humedad, de acuerdo con la Tabla No.2, y determínese su peso con aproximación a 0.1 g. Séquese la muestra para humedad hasta peso constante a 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F) y determínese su peso seco con aproximación a 0.1 g.

I.1.4. MÉTODO DEL DENSÍMETRO DE MEMBRANA

Este método es aplicable a suelos donde la mayor cantidad de agregado es grava media y gruesa. Se coloca un anillo metálico de diámetro aproximado de dos metros y se procede a excavar el material que encierra el perímetro del anillo con una profundidad de 30 cm. Después de extraer el material, se debe colocar una membrana plástica que se adapte al interior del anillo y al fondo de la grava. La membrana se llena con agua, tomando así la lectura del volumen que llena la cavidad y que corresponderá al volumen del material extraído. De esta forma se encuentra el peso unitario dividiendo el peso del material extraído dentro del volumen que se registra en la membrana.

I.1.5. MÉTODO DEL CONO GIGANTE

El Método del Cono Gigante es aplicable principalmente a suelos donde predominan las partículas de agregado mayores a 50 mm. O también en suelos como gravas uniformes, en donde la utilización de la arena no resulta conveniente puesto que esta ocuparía los vacíos que originalmente poseen las gravas. Como reemplazo de la arena Ottawa utilizada en el cono de arena, se utiliza comúnmente gravilla o bolitas de vidrio.

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I.1.6. MÉTODO MEDIANTE BLOQUES

El Método mediante bloques se utiliza para determinar la densidad de suelos cohesivos en estado natural, que no se deforman ni se desmoronan por ejemplo no es aplicable a suelos muy arenosos donde no hay cohesión. El peso y el volumen se determinan de muestras en estado inalterado, estas muestras son extraídas cuidadosamente mediante una espátula dándole forma de bloque a la muestra, donde se podrá obtener el peso y el volumen del bloque.

I.1.7. MÉTODO MEDIANTE EL PENETRÓMETRO DE CONO (ASTM D 6951)

Con este método tenemos varios modos de realizarlo según el equipo que utilicemos, entre ellos tenemos:

A. Mediante el penetrómetro de Cono Dinámico para uso intensivo— H-4223

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Permite una rápida y económica evaluación de los suelos proveyendo información acerca de la estratificación de los mismos. El DCP es normalmente usado para evaluación de la cimentación y también para evaluar rellenos cuando se debe verificar la compactación. Consiste en un montaje deslizante con un martillo de 10 lb. que se deja caer 24”. El eje del martillo esta hecho de una pieza maquinada de una aleación de acero.

Ambos, el martillo y el eje están tratados térmicamente para asegurar una mayor vida. Este dispositivo usa un eje de extensión que tiene un diámetro de 0.875” con incrementos de 6” marcados a lo largo. Tiene una punta de cono endurecida de 60° y diámetro 1.125”. Dado que el diámetro del cono es mayor que el del eje, esto ayuda a reducir la fricción a lo largo del eje del tubo de extensión. Ejes de extensión se pueden adicionar hasta lograr una profundidad de 9”. El set consiste en ensamblaje de martillo deslizante; Eje de extensión inferior de 36” con punta de cono endurecida; Eje de extensión inferior de 36” con extremo tratado para ensayo de profundidad de 72”; Caja de transporte Pelican. El set también incluye todas las herramientas necesarias para un montaje y desmontaje fácil y un manual de mantenimiento y uso. Recomendamos firmemente que cuando se vaya más allá de los 6”, primero se haga un hoyo manualmente. Refiérase a la Publicación especial de la ASTM N° 399 para usos y practica del DCP.

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B. Mediante el Penetrómetro de Cono Estático Digital— HS-4210

El penetrómetro de cono estático digital (DSCP) su indicador digital grande, hace más fácil las lecturas y registros de los ensayos. Puede ser usado para evaluar la consistencia del suelo a caminando los niveles de compactación y/o su capacidad de soporte. Es especialmente útil en la evaluación de fundaciones de poca profundidad y subrasante donde se utilizara grano fino y suelos blandos.

También puede ser usado como ayuda a los técnicos para una selección rápida de sitios a ensayar, además para correlacionar con otros ensayos basados en las condiciones locales, tales como Proctor estándar o modificado, CBR como capacidad de soporte. Usa un diseño de barra doble, el cual elimina la necesidad de corregir por la fricción del suelo con la barra cono vaya penetrando a través del material. La resistencia de penetración en leía directamente desde la punta del cono y la registrada en el visor digital.La unidad de viene con una barra de inicio de 30” y un cono de 60° con un área de 1.5 cm2. Peso de embarque: 9 lbs. (4 Kg.)

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C. mediante el Penetrómetro de Cono Estático— H-4210A

Usado en suelos de grano fino, suelos blandos, fundaciones de poca profundidad y subrasantes de pavimentos para evaluar su consistencia, nivel de compactación y capacidad de soporte. Inigualable por su precisión, confiabilidad y fácil uso. El calibrador de presión con 0-70 kg/cm esta acondicionado con escala para la lectura directa de la resistencia del cono, eliminando conversiones de anillos de carga. El diseño de varillas dobles elimina el factor de fricción de suelo. Construido en acero y aluminio de alta resistencia. Los modelos estándar incluyen un cono de 60º con una área de 1.5 cm máximo, una varilla de arranque graduada para una máxima fuerza axial de 250 lbs, y un medidor de presión. Peso de embarque: 15 lbs. (6.8 Kg.)

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D. Penetrómetro de Anillo de Carga— H-4204

Usado para determinar la capacidad de soporte o medir la compactación del suelo. Liviano y fácil de manejar en terreno. Un método rápido para determinar la resistencia a la penetración de suelos en exploraciones poco profundas. Incluye Cono de 30°, 1 pulg2 (6.45 cm2); anillo de carga de 250 Lb. (1.1 kN) de capacidad, dial indicador con freno; mantiene la última lectura hasta que se libera manualmente; diámetro del eje.” (19 mm), graduado a intervalos de 6” (152 mm); diámetro de la varilla de extensión.” graduada a intervalos de 6” (152 mm); mango T de aluminio fundido. Peso de envío: 15 Lbs. (6.8 Kg)

I.1.8. MÉTODO DE HILF

El método de HILF o método rápido propuesto por DR. J. W. HILF ha sido usado por la Reclamación de oficinas desde la década de los años 50. Desde ese entonces también ha sido usado por varias otras organizaciones. Este fue propuesto por primera vez en una norma ASTM en 1970 y actualmente se describe en la norma ASTM D 5080-00.

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A. Fundamentos teóricos del método de Hilf (Juárez y Rico, 1998)

El método de Hilf que se describe ahora es el propuesto por J. W. Hilf y obedece a la conveniencia de acelerar los procedimientos de control de compactación de campo que tradicionalmente están en uso.

El mérito principal del método propuesto por Hilf estriba en que puede llegar a conocerse en el término aproximado de una hora el grado de compactación alcanzado y ello de un modo preciso. Esto se logra porque el método no requiere el conocimiento del contenido de agua de la muestra obtenida para fines de control. El mismo Hilf sugiere un método rápido para el control del contenido de agua en el campo, que aunque no totalmente riguroso, resulta suficientemente aproximado.

I.2. OBJETIVOS DE LA COMPACTACION

Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento, debe llenar ciertos requisitos:

Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas.No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta.N o debe ni retraerse ni expandirse excesivamente.Debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad.Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.

I.3. VENTAJAS DE LA COMPACTACIÓN

Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.

Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para absorber el agua.

Reduce los asentamientos debido a la disminución de la relación de vacíos.

Reduce el efecto de contracción.

Mejora las condiciones de esfuerzo-deformación del suelo.

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I.4. CURVA DE COMPACTACION

Cuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y siendo cualquiera el método empleado, se relaciona las densidades con los porcentajes de humedad, lo que da como resultado una curva como la que se muestra:

Se determina la densidad seca máxima: g máx. en lab.Rama Seca:El agua se encuentra de forma capilar, produciendo atracciones interarticulares. Grumos difícilmente disgregables.Rama Húmeda:El agua ocupa lugares vacíos entre partículas, ésta no se desplaza instantáneamente y empezará a absorber parte de la energía aplicada.

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Las curvas nos indican un máximo absoluto para el valor de la densidad (MDS) y la humedad correspondiente a este punto (OCH).Cada suelo tiene su propia curva de compactación, que es característica del material y distinta de otros suelos.A la parte de curva situada en el lado izquierdo se le conoce con el nombre de rama seca y al de la derecha como rama húmeda.

I.5. MÉTODOS PARA COMPACTAR EL SUELO

Se emplean cuatro métodos principales de compactación:

I.5.1. COMPACTACIÓN ESTÁTICA O POR PRESIÓNLa compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio.Por ejemplo: Rodillo Estático o Rodillo Liso.

ENSAYO PENETROMETRICO ( SPT)

El ensayo de penetración estándar de siglas S.P.T. consiste en

contar el número de golpes que se necesitan para introducir dentro

del suelo, un tubo partido a diferentes profundidades, en este caso

con variaciones de medio metro y se lo utiliza especialmente en

terrenos que requieran realizar un reconocimiento geotécnico. Él

toma muestras es golpeado con una energía constante, con una masa

en caída libre de 145 lb y una altura de caída de más de 70 cm.

Es recomendable realizarlo en depósitos de suelo arenoso y de arcilla

blanda; no se recomienda para suelos de roca, grava o arcilla

consolidada ya que puede dañar el equipo (Santiago Trujillo, Ensayo

SPT, pág. 3).

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1. OBJETIVO

El propósito de este trabajo, es determinar el tipo de suelo

ensayado, si posee consistencia o compacidad.

Dibujar el perfil con los diferentes materiales que componen el

suelo a un metro y medio de profundidad, en base al ensayo

SPT realizado en el campo.

2. MATERIALES Y METODOLOGÍA

3.1 Materiales:

De acuerdo a la norma ASTM D 1586 y AASHTO T 206, los

materiales a emplearse son:

Pesa de 140 lb. con una altura de caída de 76.2 cm.

Barreno espiral para hacer huecos superficiales mayor a d6 mm

y menor de 162mm.

Brazos de perforación

Varillas para muestreo.

Tubo partido con punta de acero endurecido que produzca un

diámetro interior constante de 35 mm.

Martillo y cabezote de 63.5 ± 1 kg, que actuara como masa

para introducir el muestreador.

Trípode de carga.

Flexómetro.

Tiza.

3.2 Metodología:

De manera general, el ensayo tiene el siguiente procedimiento:

Primeramente realizamos un sondeo base con el barreno en espiral

limpiando cuidadosamente el lugar donde se colocara el muestreador.

Luego, se hinca el muestreador en el terreno, contando en número de

golpes necesarios para hincar tres tramos de 15 centímetros. La hinca

40


se realiza mediante la maza de 63,5 kg que cae desde una altura de

76 cm en una cabeza de golpeo o yunque.

Se debe tomar en cuenta que los primeros 15 cm de penetración no

se los usa en los cálculos ya que en estos el suelo puede presentar

alguna alteración. Los valores del segundo y tercer golpeteo se

suman obteniendo el N30 o SPT, que es la resistencia del suelo a la

penetración estándar.

La norma ASTM D1586-84 indica que la prueba se puede dar por

finalizada cuando se aplican 50 golpes para un tramo de 15 cm, al

aplicar 100 golpes en total o cuando no haya penetración alguna

durante 10 golpes.

El tubo partido nos permite además, obtener una muestra alterada

del suelo que posibilita la identificación de los materiales que lo

componen y que podremos representar en un perfil del suelo.

La fórmula de N corregido es:

N corregido=15+ 12(Nm−15) , para profundidades de hasta 2 metros.

N corregido=Nm (0.7∗log( 195.29 )), para profundidades mayores a 2

metros.

Donde Nm=Σ N 2+N 3.

Otro parámetro que se puede determinar a partir del N obtenido y de

la clasificación posterior del suelo, es el grado de compacidad en caso

de suelos arenosos y la consistencia en caso de suelos arcillosos,

esto mediante tablas que relacionan los mencionados valores:

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3. ANALÍSIS DE RESULTADOS:

Aplicando las formulas expresadas en la sección anterior, el número

de golpes que se necesitó para introducir el muestreador en el suelos

es de 8 golpes.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones:

Como se ensayó en un suelo arcilloso, decimos que este tiene una

consistencia mediana, posiblemente de resistencia entre 0.5 a 1 kg/

cm2 y un esfuerzo de 45 a 90 kg/ cm2

Para suelos arenosos o granu8lares utilizamos el término de

compacidad en función del número de golpes proporcionados.

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N1 9N2 14N3 14

Nm= 28Ncorregid

o= 22


Para suelos arcillosos, el término a emplearse en función del número

d golpes es de consistencia.

5.2 Recomendaciones:

Se debe tomar en cuenta que la norma ASTM D1586-84 indica

que la prueba se puede dar por finalizada cuando se aplican 50

golpes para un tramo de 15 cm, al aplicar 100 golpes en total o

cuando no haya penetración alguna durante 10 golpes.

Solamente se suman el segundo y tercer tramo de los quince

centímetros para realizar el cálculo del número de golpes

requeridos.

BIBLIOGRAFÍA

Norma ASTM D 1586 y AASHTO T 206.

EQUIPOS Y MATERIALES

1. Aparato de Densidad: Se utilizara el cono convencional, y menor o

igual a 150 mm (6”) en el otro.

2. Arena : La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no

cementada, durable y que fluya libremente.

3. Balanzas: Una balanza de capacidad de 10 kg y sensibilidad de 2 g

y otra de capacidad de200 g y sensibilidad de 0.1 g

4. Placa base: Es una placa con un orificio central de igual diámetro al del

embudo de aparato del cono de arena

5. Balanza: Para pesar la muestra con sensibilidad al gramo.

6. Cincel: Para la perforación en el suelo estudiado.

7. Martillo: Conjuntamente con el cincel ayudar a perforar el suelo

estudiado.

8. Brocha: Para limpieza y mejor aplicación del ensayo

9. Guantes: Para recoger la muestra.

10.Cucharon: Conjuntamente con los guantes nos ayudaran a recoger la

muestra

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11.Bolsa de muestras: Para recoger la muestra sin que la misma pierda

parte de su humedad.

12.Deposito: Para almacenar la muestra mientras esta se extrae

13.Tamiz: Para pasar la muestra.

14.Equipo para el secamiento: Estufa, horno u otro equipo adecuado para

secar muestras con el fin de determinar su contenido de humedad.

PROCEDIMIENTOS USADOS (A, B, C)

Método “A”

1. Molde :4 pulgadas de diámetro (101,6 mm)

2. Material: se emplea el que pasa por el tamiz N°4 ( 4,75 mm)

3. Capas: 5

4. Golpes por capas: 25

5. Uso: cuando el 20% o menos del peso es retenido en el tamiz N° 4 (4,75

mm)

Método “B”

1. Molde.-4 pulgadas de diámetro (101,6 mm)

2. Material.- se emplea el que pasa por el tamiz de 3/8 (9,5 mm)

3. Capas.- 5

4. Golpes por capas.- 25

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5. Uso.- cuando mas del 20% del peso del materia es retenido en el tamiz

N°4 (4,75 mm) y el 20% menos de peso del material es retenido en el

tamiz 3/8 pul (9,5mm)

Método “C”

1. Molde.-6pulgadas de diámetro (152,4 mm)

2. Material.- se emplea el que pasa por el tamiz de ¾ pulg (19,0 mm)

3. Capas.- 5

4. Golpes por capas.- 56

5. Uso.- cuando más del 20% del peso del materia es retenido 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)

si el espécimen de prueba contiene más de 5% en peso de fracción

extradimesionada (fracción gruesa) y el material no será incluido en la

prueba se deben hacer al paso unitario y contenido de agua del

espécimen d ensayo o densidad de campo usando el método de ensayo

ASTM D-4718.

IV. APARATOS E INSTRUMENTOS: 1. molde de 6 pulgadas: un molde que tenga en promedio 6,000±

0,026 pulg (152,4±0,7mm) de diámetro interior, una altura de: 4,584

(116,4±0,5mm) y un volumen de 0,075 pie3. un molde con las

características mínimas.

2. Pisón o martillo: el pisón debe caer libremente a una distancia de

18 ±0,05 pulg (457,2±1,6mm) de la superficie de espécimen. La

masa del pisón será 10±0,02 lb-m (4,54±0,01 kg), la cara golpeante

del pisón deberá ser plana y circular.

3. Balanza: una balanza de tipo GP5 que reúna los requisitos de la

especificación ASTM D-4753 8, “evaluación, selección y elección de

balanza y escalas para uso en muestras d suelos y rocas”, para un

aproximación de 1 gramo.

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4. Horno: con control termostático de mantener una temperatura

uniforme de 230±9 °F (110±5 °C) a través de la cámara de secado.

5. Tamices o mallas: de ¾ pulg(19,0mm), conforme a los requisitos de

la especificación ASTM E11(“especificación para mallas metálicas

con fines de ensayo”)

6. Placa base: está constituida por una placa metálica en la que se

asegura el molde y el collar, por medio de las alas que éstos tienen, a

pernos con tuerca tipo mariposa solidarios a la placa.

7. Probetas graduadas: son recipientes de vidrio o plástico graduados

en centímetros cúbicos y se usan para medir el agua que se le

agrega a la muestra.

8. Regla de acero: se usa para enrasar el suelo al nivel del molde,

luego de compactado y extraído el collar.

9. Cuarteo: el proceso de reducir una muestra representativa o a un

tamaño conveniente o de dividirla en dos o más partes, de modo que

todo los elementos se hallen sus respectivas proporciones.

10. Tara o vasijas: platos o moldes de diferente tamaño para sacar un

poco de muestra.

Muestra de ensayo:

en las muestras se requiere para adaptar un método sea A o B o C y

para este caso se da por el método C que 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).

Determinamos el porcentaje del material en el malla ¾ pulg

(19.0mm).

V. MÉTODOEl Ensayo Proctor Modificado se realiza siguiendo el método dado a

continuación:

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1. Obtención y preparación de muestras.

1.1Obtener una muestra del suelo a ensayar de 70 kg como mínimo.

1.2Secar la muestra hasta que se vuelva desmenuzable.

1.3Tamizar el suelo extraído por el tamiz Nº ¾

2. Acondicionamiento de muestras.

2.1 Homogeneizar la muestra y separar en fracciones de 5 kg.

2.2 Mezclar completamente cada fracción por separado con agua

suficiente para que las humedades varíen aproximadamente 1

puntos porcentuales entre sí (100, 200, 300 ml), y que se distribuyan

alrededor de la humedad óptima.

3. Ensayo.

3.1Pesar y registrar la masa del molde vacío sin collar.

3.2Determinar la capacidad volumétrica del molde.

3.3Colocar el molde con su collar sobre la placa base.

3.4Llenar el molde como se indica:

i. Colocar una capa de material de aproximadamente un quinto

de la altura del molde más el collar.

ii. Compactar la capa con 56 golpes.

iii. Repetir la compactación en 5 capas dejando un exceso de

material sobre el borde en la última capa.

3.5Retirar el collar y enrasar con la regla al nivel del borde del molde.

3.6Pesar el molde con el suelo compactado. Restar el peso del

molde para obtener el peso del suelo compactado solo.

3.7Determinar la densidad húmeda del suelo compactado dividiendo

el peso del suelo por el volumen del molde.

VI. PROCEDIMIENTO: Suelos:

a.1. Extraemos la muestra de una cantera que está situando al

lado del rio situando por el caserío de marona.

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a.2. Juntamos 70 kilos de material de la cantera y eso lo llevamos

al laboratorio para comenzar hacer el compactamiento y ensayo

del proctor.

Laboratorio:

la muestra hicimos secar por un día completo, dando así que la

humedad se disminuyera.

una vez seca la muestra utilizamos la malla ¾ para sacar las

piedras grandes, tamizarlo. Al tanto esto una vez tamizado por la malla

¾ obtuvimos una cantidad menos a la cual se llevó al cuarteo para

dividir, de esto salió dos muestras pesando más de 6 kg cada lado.

Preparamos cinco muestras con diferentes peso: TABLA N°1

peso 1° muestra 7495 kg2° muestra 8998 kg3° muestra 7461 kg4° muestra 6930 kg 5° muestra 6219 kg

Obtenidas las muestras de cada peso calculamos los porcentajes

del agua que vamos a utilizar. Una muestra que tiene un

contenido de humedad cercano al óptimo deberá ser preparado

primero. Algunos suelos con muy óptimo de agua o una curva de

compactación requieren grandes incrementos de contenido de

agua para obtener un peso unitario máximo bien definido.

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Los incrementos de contenido de agua no deberán exceder de

4%. En 4%.

Al ver la muestra comenzamos con 2% y esto avanzo de cada 1% es decir, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%. TABLA N°2

MUESTRAS peso porcentaje de agua contenido de agua

primera muestra 7495 2% 149.9 ml

segunda muestra 8998 3% 269.94 ml

tercera muestra 7461 4% 298.44 ml

cuarta muestra 6930 5% 346.5 ml

quinta muestra 6219 6% 373.14 ml

Obtenido el porcentaje de agua comenzamos a mezclar el

material con el porcentaje obteniendo una humedad, esto se hace

suscivamente en cada muestra aumentando el porcentaje que

sale en (tabla n°2).

Ahora entramos a la compactacion: despues del mezclado de

cada muestra se compactara de la siguiente manera:

Determinar y anotar la masa del molde y el plato de base.

Compactamos la muestra en cinco capas: usando el pison manual

de compactacion posteriormente las cinco primero capas,

cualquier suelo adyacente cerca de la superficie sera cortada.

Una espátula, cuchillo u otro aparato disponible puede ser usado .

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Compactar cada capa con 56 golpes para el molde de 6 pulgadas

(152,4 mm).

Pesamos la muestra compactada dando resultados:

Peso del Molde+ Muestra (gr.)1 MUESTRA 7601.002 MUESTRA 7875.003 MUESTRA 7953.004 MUESTRA 7865.005 MUESTRA 7685.00

Una vez pesada la muestra compactada se dio a sacar el molde, dando así haciendo un corte o decir sacar un pedazo para sacar el peso de la tara + húmedo.

Peso de la Tara+Suelo Húmedo (gr.)

1 muestra p-10 0.86

2 muestra p-2 0.74

3 muestra p-3 0.61

4 muestra ca-5 0.73

5 muestra t-17 0.59 Cálculos:

Para sacar el peso de la muestra de compactación utilizamos una

fórmula que es:

El peso de la muestra del molde + muestra (gr)- peso del

molde.

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PMm – Pm = MCompactada

Cantidad de Humedad

(P.tara + Sue.Hum) – (P.Tara+Sue.Seco)

Peso de Suelo Seco

(P.tara+Sue.Seco) – P.Tara

Densidad de Humedad

Pm = (Mt-Mmd) 1000*V

Densidad Seca

Pd = __ Pm__ 1+_w_ 100

Contenido de agua para una saturación completa

Wsat = (Yw)(Gs)-Yd * 100

(Yd)(Gs)

Volumen del molde

V = ( π )(h)(dt + db) 2

(16) (10)3

VII. CONCLUSIONESVII.1 Con cierta humedad, el suelo llega a su densidad máxima cuando

se aplica una cantidad específica de energía.

VII.2 La densidad máxima que se obtiene bajo estas condiciones se

llama Densidad Proctor 100%.

VII.3 El valor de la humedad en el punto de densidad máxima se llama

Humedad Óptima.

VII.4 El valor Proctor 100% se utiliza como base para medir el grado de

compactación del suelo, por lo tanto, es la medida estándar para

la compactación.

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ensayo grado de compactacion

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