Estudio de suelos, plasticidad

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME DE ENSAYOS REALIZADOS A LA SUB-BASE

Curso:

Mecánica de Suelos

Grupo:

Minaya Asencios, María Nieves

Rojas Nomberto, Willie Junior

Sevillano Meza, Carlos Andrée

Toncconi Atachagua, Katherine

Uceda Carpio, Juan Lee Felipe

Vargas Grandez, Christiam Miguel

Velásquez Vílchez, César Alberto

Instructores:

Ingeniero Ricardo Cerna Iparraguirre

Bachiller Luis Pacheco Flores

Ciclo:

2014-II

2014


MECÁNICA DE SUELOS 2

ÍNDICE

1. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE UN SUELO ...... 3

2. CANTIDAD DE MATERIAL FINO QUE PASA POR EL TAMIZ N° 200 ..................................... 8

3. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO ............................................. 15

4. DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS .................................................. 27

5. DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD ................................. 35

6. COMPACTACIÓN DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGÍA MODIFICADA

(56 000 pie-lb/pie3 [2 700 kN-m/m3]) ........................................................................ 43

7. CBR DE SUELOS (LABORATORIO) ............................................................................... 54

8. CLASIFICACIÓN DE SUELOS ........................................................................................ 66

9. CONCLUSIONES GENERALES ...................................................................................... 67

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 69

ANEXOS ..................................................................................................................... 70



MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD

DE UN SUELO

1. OBJETIVOS

El presente modo operativo establece el método de ensayo para determinar el

contenido de humedad de un suelo.

2. NORMATIVA

NACIONAL

- MTC E 108 – 2000 Método de ensayo para determinar el contenido de

humedad de un suelo

- NTP 339.127:1998 SUELOS. Método de ensayo para determinar el

contenido de humedad de un suelo

INTERNACIONAL

- AASHTO 265 Método estándar de prueba para la determinación del

contenido de humedad Laboratorio de Suelos

- ASTM D 2216 Métodos de prueba estándar para la determinación de

laboratorio de agua (humedad) de suelo y roca por Misa.

3. PROTOCOLO DE SEGURIDAD

Figura N°1: Lentes de seguridad

Figura N°2: Guardapolvo



4. MATERIALES Y EQUIPOS

5. MARCO TEÓRICO

La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como

porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas

sólidas. El contenido de humedad en los suelos es la cantidad de agua que el suelo

guarda en el momento de ser extraído.

Para conocer el contenido de humedad de un suelo existen métodos

gravimétricos, densimétricos y eléctricos. El proceso de la obtención del contenido de

humedad de una muestra se hace en laboratorios, el método tradicional de

determinación de la humedad del suelo es por medio del método gravimétrico que

consiste en el secado a horno durante 24 horas a una temperatura de 110 °C, donde

la humedad de un suelo es la relación expresada entre el peso del agua existente en

una determinada masa de suelo y el peso de las partículas sólidas por cien (para dar

el valor en porcentaje), y está definida por la letra W o C.H, así:

Donde:

- %C.H.= contenido de humedad expresado en (%).

- Ww = peso del agua existente en la masa de suelo (g).

- Wss = peso de suelo seco (g).

Figura N° 5: Balanza de

aproximación a 0.1g

Figura N° 4: Recipiente

Figura N° 6: Estufa (a temperatura

constante de 110 ± 5°C) Figura N° 7: Brocha

Figura N° 3: Cuarteador

Mecánico



La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto

con la cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el

comportamiento de este (en especial de aquellos de textura más fina), como por

ejemplo cambios de volumen, cohesión, estabilidad mecánica.

Esta propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y se

obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los suelos

en la construcción están regidos, por la cantidad de agua que contienen.

En algunos países tales como Japón pues se han registrado contenidos de humedad

de más de mil por ciento, esto indica grandes problemas de suelo debido a que el

peso del agua supera quince veces el peso del material sólido.

Para calcular en contenido de humedad se pondrá la muestra de suelo al

horno a una temperatura de 110±5 °C por un tiempo de veinticuatro horas. Después

de sacar la muestra del horno se determina el peso de agua eliminada. El peso del

suelo que permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas

sólidas. La pérdida de peso debido al secado es considerado como el peso del agua.

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Separar una pequeña muestra de material en una bolsa hermética al momento de

su obtención para comprobar el contenido de humedad en su estado natural

Obtener una muestra representativa por el método del cuarteo utilizando el

cuarteador mecánico o tolva

Figura N° 9:

Para la obtención de una muestra representativa se hizo uso del cuarteador mecánico.

Figura N° 8:

Material separado al momento de adquisición del mismo para determinar el contenido de humedad.



Determinar el peso de la tara y el de la muestra representativa obtenida

Colocar la muestra en el horno (a temperatura constante de 110 ± 5 °C) y dejar

secar hasta obtener una masa constante

Retirar la muestra del horno y tomar el peso de la misma habiendo dejado enfriar

la muestra unos minutos previamente

7. CÁLCULOS

8. RESULTADOS

Humedad Natural

Peso de tara (g) 108.33

Peso tara + suelo húmedo (g) 1442.00

Peso tara + suelo seco (g) 1352.68

Peso del agua (g) 89.32

Peso suelo seco (g) 1244.35

Contenido de Humedad 7%

Figura N° 10:

Antes de introducir el material al horno se tomó el peso respectivo del material

Figura N° 11:

Introducir la muestra en el horno hasta obtener una masa constante

Tabla N° 1:

Tabla de pesos obtenidos para el cálculo del contenido de humedad natural del suelo



9. CONCLUSIONES

El material ensayado tiene un contenido de humedad de aproximadamente 7%

Dado el respectivo contenido de humedad concluimos que la muestra tiene un bajo

contenido de humedad

El presente ensayo de laboratorio nos brinda un alcance del cómo se encuentra en

estado natural y en un futuro nos permitirá saber si en realidad se necesita añadir

o agregar agua al suelo para llegar a obtener su optimo contenido de humedad

para el compactado.



CANTIDAD DE MATERIAL FINO QUE PASA POR EL TAMIZ N° 200

1. OBJETIVOS

Describe el procedimiento para determinar, por lavado, la cantidad de material

fino que pasa el tamiz de 75 μm (N° 200) en un suelo.

Durante el ensayo se separaran de la superficie del suelo, por lavado, las

partículas que pasan el tamiz de 75 μm (N° 200), tales como: arcillas, y

materiales solubles en el agua.

2. NORMATIVA NACIONAL

- MTC E 102 – 2000 Cantidad de Material Fino que Pasa por el Tamiz N° 200

- NTP 400.018:2002 Método de ensayo normalizado para determinar

materiales más finos que pasan por el tamiz normalizado 75 μm (No. 200)

por lavado en agregados

INTERNACIONAL

- ASTM C117-13 Standard Test Method for Materials Finer than 75-μm (No.

200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing

- AASHTO T 11 Materials Finer than No. 200 (75 μm) Sieve in Mineral

Aggregates by Washing


Figura N°2: Guantes de Látex Figura N°1: Guardapolvo



4. MATERIALES E INSTRUMENTOS

Figura N° 3: Balanza (precisión de 0.1 g) Figura N° 4: Tamices N° 200 (75 μm) y

N° 16 (1.18 mm)


Figura N° 7: Estufa (a

temperatura constante de 110

± 5°C)

Figura N° 6: Cuchara Grande

Figura N° 8: Cuarteador Mecánico



Tabla N° 1: Cantidad de material requerido, en peso, de acuerdo a su tamaño

nominal máximo en caso el tamizado de la muestra no se realice en seco.

5. MARCO TEÓRICO

El presente ensayo, nos permitirá tener un acercamiento a la cantidad de

material fino, en porcentaje de peso, el cual pasa atreves de la malla N° 200 (75 μm)

por lavado, en este caso específico. Sin embargo, aunque el presente ensayo nos

permite tener un acercamiento a la cantidad de material fino, no nos ayuda a definir si

estos son arcillas y/o limos.

Para el siguiente ensayo se reducirá la muestra por el método del cuarteo,

hasta una cantidad suficiente, acorde al tamaño máximo del material, en caso el

tamizado se realizará en seco. En caso contrario, la muestra no será menor que la

indicada en la siguiente tabla:

Para los materiales de tamaño máximo de 2” a más, algunas normas prevén la

realización realizar este ensayo sobre una porción de la muestra usando el tamiz de

1”, ya que no es práctico lavar muestras muy grandes sobre las cuales se va a

efectuar el análisis granulométrico por tamizado seco.

Aunque el presente ensayo, inicialmente, es considerado para ser realizado en

agregados a ser utilizado en la elaboración de concreto dado su grado de incidencia

en la resistencia del mismo, se ha considerado necesario realizar esta prueba a las

muestras de suelo y así determinar si es una muestra granular o fina.

Para determinar la cantidad de material que pasa la Malla N° 200, se hace uso de la

siguiente ecuación:

%Malla 200: Porcentaje de finos pasante de la Malla N° 200

W200: Peso del material fino pasante de la Malla N° 200 (Wss – Wssl)

Wss: Peso del material seco (sin lavar)

Wssl: Peso del material seco lavado



6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para el presente ensayo de utilizó dos muestras representativas del material

destinado para el análisis granulométrico pasante de la malla N°4 (4.76 mm), una

para el lavado y posterior análisis granulométrico; y la segunda para la obtención

de la humedad higroscópica, dado que el lavado se realizará a una muestra de

suelo que no ha sido previamente secada.

Tomar el peso de ambas muestras y colocar la muestra destinada para la

humedad higroscópica en el horno a temperatura de 110 ± 5 °C

Luego de que la muestra haya sido pesada, se colocará la muestra en un

recipiente y se agregará la suficiente cantidad de agua como para cubrir toda la

muestra. Se agitará vigorosamente el contenido del recipiente y de inmediato se

verterá el agua sobre el juego armado por los tamices N° 200 y N° 16. Para agitar

la muestra se aceptará el uso de una cuchara grande.

Agitar con el suficiente vigor para lograr separar totalmente todas las partículas

finas (pasante de la malla N° 200) y así provocar que el material fino se suspenda

de manera que pueda ser removido al decantar el agua del recipiente. Siempre

es necesario realizar este ensayo con mucho cuidado, a fin de no arrastrar

material grueso evitando así malograr la malla. De esta manera se repetirá la

misma operación hasta que el agua de lavado salga completamente limpia.

Figura N° 11:

Lavado de la muestra agitándola

con la cuchara grande, para luego

decantar el agua sobre los tamices

N° 200 y N° 16.

Figura N° 9:

Muestra destinada

para calcular la

humedad

higroscópica.

Figura N° 10:

Muestra destina al

lavado para la

obtención de finos.



Devolver todo el material retenido en las mallas al recipiente de la muestra

lavada. Séquese nuevamente en el horno hasta que el peso de la muestra sea

constante a una temperatura de 110 ± 5°C.

7. CÁLCULOS

a) Humedad Higroscópica

b) Porcentaje de Finos

Peso Suelo Seco =

g

Pasante de la Malla N° 200 = 344.41 g – 279.21 g = 65.20 g

Figura N° 12:

El proceso de lavado se repetirá hasta

que el agua salga limpia.

Figura N° 13: Devolver el material retenido en las mallas al recipiente

Figura N° 14: Secar la muestra en el horno para luego volver a pesar



8. RESULTADOS

a) Humedad Higroscópica

b) Porcentaje de Finos

Humedad Higroscópica



Peso tara + suelo seco (g) 395.94

Peso del agua (g) 25.65

Peso suelo seco (g) 324.27

Contenido de Humedad 8%

Pasante de la Malla N° 200



Peso tara + suelo seco lavado (g) 360.94

Peso del Suelo Húmedo (g) 371.65

Pasante Malla N° 200 (g) 65.20

Peso del Suelo Seco (g) 344.41

Pasante Malla 200 18.93%

Tabla N° 3: Tabla de datos obtenidos y resultados procesados con ayuda del programa de Office, MS Excel para el cálculo del porcentaje de material pasante de la malla N° 200

Tabla N° 2: Tabla de datos obtenidos y resultados procesados con ayuda del programa de Office, MS Excel para el cálculo de la humedad higroscópica



9. CONCLUSIONES

Ante los resultados de los ensayos realizados a la muestra de suelo podemos

concluir que:

Se ha trabajado con un material destinado para el análisis granulométrico de la

parte más fina ( arenas y finos) de toda una muestra

Mediante el lavado de la muestra y respectivo tamizado por la malla N° 200

podemos separar el material fino (limos y/o arcillas) del resto de material y

permitiéndonos poder realizar un posterior óptimo tamizado (granulometría).

Podemos trabajar con la muestra húmeda, siempre y cuando se calcule el

contenido de humedad con otra muestra del suelo para calcular su peso seco.

La muestra tiene una humedad higroscópica de aproximadamente 8%, por lo

cual podemos concluir que ha ganado humedad comparado con su humedad

natural al momento de su adquisición

La muestra ensayada contiene un 18.93% de material fino, lo cual solo

representa a la porción pasante de la malla N° 4

Nos encontramos ante un suelo con un bajo contenido de finos, por lo tanto nos

encontramos ante la presencia de suelo granular o suelo friccionante



ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO

1. OBJETIVOS La determinación cuantitativa de la distribución según el tamaño de las partículas

de suelo.

Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de suelo que

pasan y que quedan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo,

hasta el de 74 μm (N°200).

2. NORMATIVIDAD NACIONAL

- MTC E 107 – 2000 Análisis Granulométrico de Suelos por Tamizado

- NTP 332.128-1999 SUELOS. Método de ensayo para análisis granulométrico

INTERNACIONAL

- ASTM D 422-63(2007)e2 Standard Test Method for Particle-Size of Soils

- AASHTO T-88 Particle Size Analysis of Soils



Figura N°3: Mascarilla de Seguridad




Figura N°8: Tamices de malla

cuadrada


constante de 110 ± 5°C)


Figura N° 9: Cepillo y Broncha

Figura N° 5: Cuarteador Mecánico

Figura N° 4: Balanzas con precisión a 1g, 0.1g y 0.01g respectivamente



5. MARCO TEÓRICO Granulometría

Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y

gradación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los

materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su

origen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los

correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala

granulométrica.

Método de determinación granulométrica

El método de determinación granulométrico consiste en hacer pasar las partículas

por una serie de mallas de distintos anchos de entramado (a modo de coladores) que

actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices.

Ensayo de tamizado

Para su realización se utiliza una serie de tamices con diferentes diámetros que

son ensamblados en una columna. En la parte superior, donde se encuentra el tamiz

de mayor diámetro, se agrega el material original (suelo o sedimento mezclado) y la

columna de tamices se somete a vibración y movimientos horarios o anti horarios

puede ser manualmente o en una máquina especial. Luego de algunos minutos, se

retiran los tamices, tomando por separado los pesos de material retenido en cada uno

de ellos y que, en su suma, deben corresponder al peso total del material que

inicialmente se colocó en la columna de tamices.

Curva granulométrica

Una curva granulométrica nos indica en general el tamaño de los granos y la

buena o mala graduación de estos.

Figura N° 10: Tamiz ASTM de malla

cuadrada



Coeficiente de uniformidad (Cu)

El coeficiente de uniformidad, definido originalmente por Terzaghi y Peck, se

utiliza para evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas de un suelo. Se

expresa como la relación entre D60 Y D10, siendo:

D60 = Diámetro correspondiente al 60% del suelo acumulado, en peso.


Existen una gama de autores los cuales han determinado la uniformidad de los

granos del material según su propia experiencia. Por ejemplo, según William Lambe

un suelo es considerado uniforme cuando el Cu es menos de 2, sin embargo, para

otro especialista en la materia, como lo es Juárez Badillo, un suelo es considerado

uniforme cuando el Cu es menor que 3, y por último, tenemos a Sowers, quien

considera que un suelo es uniforme cuando el Cu es menor que 4. Como se puede

ver tenemos 3 tres diferentes opiniones sobre un tema, sin embargo el criterio para

determinar si un suelo es o no uniforme no está normado.

Coeficiente de curvatura

Se define el coeficiente de curvatura como:




Se dice que un suelo está bien graduado cuando el Cc oscila en 1 y 3. Para esto

tenemos que el coeficiente de curvatura nos indica la variación en los diámetros de

los granos de un suelo. Este coeficiente refleja la curvatura de la curva

granulométrica.

Interpretación de los resultados

La interpretación de la una curva granulométrica puede proporcionarnos,

información acerca del comportamiento del suelo. Si estudiamos la regularidad de la

curva podremos diferenciar dos tipos de granulometrías.



a. Granulometría discontinua: La curva presenta picos y tramos planos, que

indican que varios tamices sucesivos no retienen material, lo que evidencia que

la variación de tamaños es escasa. En este caso, se habla de suelos mal

graduados. La arena de playa es un claro ejemplo de este tipo de suelos.

b. Granulometría continua: La totalidad de los tamices retienen materia, por lo que

la curva adopta una disposición suave y continua. A este tipo de suelos se les

denomina bien graduados.

Para el siguiente ensayo se tendrán una serie de consideraciones los cuales son

especificados en la norma en la cual nos basaremos para llevar a cabo el siguiente

ensayo en el laboratorio.

Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis

con tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de

separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por

examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y luego

se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede romper

fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos, entonces el

análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.

Prepárese una muestra para el ensayo como se describe en la preparación de

muestras para análisis granulométrico (MTC E 106), la cual estará constituida

por dos fracciones: una retenida sobre el tamiz de 4,760 mm (N° 4) y otra que

pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayaran por separado.

El peso del suelo secado al aire y seleccionado para el ensayo, como se indica

en el modo operativo MTC E 106, será suficiente para las cantidades requeridas

para el análisis mecánico, como sigue:

Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 4,760 mm (N° 4) el

peso dependerá del tamaño máximo de las partículas de acuerdo con la Tabla 1.

Tabla N°1: Requerimientos mínimos en peso para la fracción gruesa de la muestra



El tamaño de la porción que pasa tamiz de 4,760 mm (N° 4) será

aproximadamente de 115 g, para suelos arenosos y de 65 g para suelos

arcillosos y limosos.

Para el análisis por tamizado de la fracción retenida en el tamiz N° 4 (4.76

mm) se separará la muestra retenida en el Tamiz N°4 los cuales a su vez serán

tamizados con las mallas de 3”, 2”, 1 ½”, 1”, 3/4”, 3/8”, y por último la N°4. Luego se

tomaran los pesos retenidos en casa tamiz ASTM.

El análisis granulométrico de la fracción fina, es decir aquel pasante del tamiz

N° 4, se realizará por tamizado y/o sedimentación, según la información requerida.

Los materiales arenosos que tengan muy poco material fino y cuyos terrones se

desintegren con facilidad, se podrán tamizar en seco. De requerirse la información

completa, incluyendo la fracción de material fino, se realizara el ensayo por

sedimentación, utilizando el hidrómetro. Por último, la fracción de material retenido

en la malla N° 200 se realizará por tamizado en seco.

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL a) Para la porción retenida en la malla N° 4

Tomar una muestra representativa de todo el material por el método del cuarteo

cuidando de obtener un mínimo de 5 kg de grava y la pesar

Tamizar la muestra representativa con la malla N° 4 separando las gravas del

resto del material

Figura N° 11: Obtención de muestra representativa por cuarteo

Figura N° 12: Pesado de la muestra

Figura N° 14: Parte de la muestra retenida en la malla N° 4

Figura N° 13: Muestra representativa de todo el material a tamizar



Tamizar el retenido en la malla N° 4 y obtener el peso retenido en cada una de

las mallas indicadas

b) Para la porción pasante de la malla N° 4

Obtener una nueva muestra representativa de la muestra obtenida por el

anterior cuarteo

Proceder al proceso de lavado del material por la malla N° 200

Dejar secar en el horno a 110 ± 5 °C hasta obtener una masa constante

Tamizar la muestra seca por las mallas descritas a continuación

Por último se tomaran los pesos retenidos en cada malla para luego procesar los

datos.

Figura N° 15: Tamices de malla cuadrada en orden para el respectivo tamizado. Orden de Mallas de abajo hacia arriba: Tamiz de fondo, N° 4, 3/8”, 1/2", 3/4", 1”, 1 1/2", 2”, 2 1/2” y 3”

Figura N° 18: Pesar el material retenido en casa malla

Figura N° 17: Pesar el material retenido en cada malla

Figura N° 16: Tamices de malla cuadrada en orden para el respectivo tamizado. Orden de Mallas de arriba hacia abajo: Tamiz de fondo, N° 10, N° 20, N° 40, N° 60, N° 100 y el N° 200



7. CÁLCULOS:

De la muestra primera muestra representativa:

El peso de la muestra representativa = 18 682 g

El peso del material retenido en la malla N° 4 = 6 216 g

Peso del material pasante de la malla N° 4 = 12 466 g

o Corrección por humedad higroscópica =

o Corrección del peso total de la muestra =6 216g + 11 552.21g = 17 768.21 g

De la muestra representativa del pasante de la malla N° 4:

Peso de la muestra representativa seca = 344.41 g

Obtención del peso representativo total para la muestra

Mallas % Retenido Peso representativo en la muestra total

N° 10

N° 20

N° 40

N° 60

N° 100

N° 200

Fondo

3 274.21 g

Tabla N° 2: Cálculos hechos para obtener el porcentaje retenido, porcentaje retenido acumulado y porcentaje pasante acumulado del material pasante de la malla N° 4



De la muestra representativa total:

Mallas % Retenido % Acumulado Retenido % Acumulado Pasante

1 1/2”

3.16 % 100%-3.16%=96.84%

1”

3.16 % + 1.81 % = 4.97 % 100%-4.97%=95.03%

3/4”

4.97 % + 3.99 % = 8.96 % 100%-8.96%=91.04%

1/2”

8.96% + 5.92 %= 14.87% 100%-14.87%=85.13%

3/8”

14.87%+6.02 % = 20.89% 100%-20.89%=79.11%

N° 4

20.89%+14.09%=34.98% 100%-34.98%=65.02%

N° 10

34.98%+13.34%=48.33% 100%-48.33%=51.67%

N° 20

48.33%10.53%=58.86% 100%-58.86%=41.14%

N° 40

58.86%+6.24% = 65.10% 100%-65.10%=34.90%

N° 60

65.10% + 5.68%= 70.77% 100%-70.77%=29.23%

N° 100

70.77%+5.65% = 76.43% 100%-76.43%=23.57%

N° 200

76.43%+5.14%=81.57% 100%-81.57%=18.43%

Fondo

81.57%+18.43%=100% 100%-100%=0%

Tabla N° 3: Cálculos hechos para obtener el porcentaje retenido, porcentaje retenido acumulado y porcentaje pasante acumulado de la muestra representativa total



Porcentaje de Gravas, Arena y Finos de la Muestra

Gravas = 100 % - 65.02 % = 0.55 %

Grava Gruesa = 100 % - 91.04 % = 8.96 %

Grava Fina=91.04 % - 65.02 %= 26.02 %

Arena = 65.02 % - 12.77 % = 52.25 %

Arena Gruesa = 65.02 % - 50.73 % = 14.29 %

Arena Media = 50.73 % - 32.07 % = 18.66 %

Arena Fina = 32.07 % - 12.77 % = 19.30 %

Finos (limos y/o arcillas)= 12.77 %

8. RESULTADOS: CUADRO DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Tabla 4: Tabla del análisis granulométrico procesado en MS Excel



Gráfico N° 5: Curva de acumulación de partículas

% de Grava % de Grava Gruesa: 8.96%

34.98%

100.00%

% de Grava Fina: 26.03%

% de Arena

% de Arena Gruesa: 13.34%

46.59% % de Arena Media: 16.77%

% de Arena Fina: 16.47%

% de Finos % de Finos: 18.43% 18.43% Tabla N° 5: Porcentajes de grava, arena y finos

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.0100.1001.00010.000100.000

PO

RC

ENTA

JE A

CU

MIL

AD

O P

ASA

NTE

(%

)

ABERTURA (mm)

Curva Granulométrica



9. CONCLUSIONES

Los valores obtenidos nos ayudarán a comprender la distribución de los tamaños de los granos de una muestra representativa y así tener una perspectiva general de todo el suelo.

De la tabla N° 4 se pudo determinar que la muestra total contiene 34.98% de gravas, 46.59% de arena y 18.43% de material fino. Los mismos que se subdividen en 8.96% de grava gruesa, 26.03% de grava fina, 13.34% de arena gruesa, 16.77% de arena media, 16.47% de arena fina y 18.43% de suelo fino.

De la muestra se ha determinado que el suelo está compuesto por un 81.57% de suelo granular y un 18.43% de suelo fino.

La norma especifica que en caso se requiera la curva granulométrica completa; es decir, que incluya la fracción pasante de la malla N° 200; esta deberá ser determinada por sedimentación, utilizando el hidrómetro. Sin embargo esta no se pudo realizar dado que solo se realizó el ensayo de granulometría por tamizado.

Debido a que no se obtuvieron datos correspondientes a la fracción pasante de la malla N° 200, no se pudieron calcular los coeficientes de uniformidad y curvatura, ya que en esta fracción se encuentra al menos un 18.43% de la muestra total y no se puede determinar ya sea por interpolación o por la curva granulométrica.

Los resultados nos ayudaran para una futura clasificación de los suelos por el sistema determinado por la AASHTO, ya que al ser un suelo granular y no tener los coeficientes de curvatura y uniformidad no se puede clasificar el suelo utilizando el SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS).

Mediante los experimentos realizados dentro del laboratorio, hemos podido observar que el suelo se divide en suelos de grano gruesos y suelos de grano finos.

Hemos concluido que la muestra que analizamos es un suelo de grano fino debido a que el 75.98% pasa la malla 200, es mayor al 50% del suelo que no pasa.



DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

1. OBJETIVOS

Determinar el límite líquido de un suelo, el cual es el contenido de humedad de

un suelo expresado en porcentaje, cuando este se halla en el límite entre el

estado plástico y el estado líquido.

2. NORMATIVIDAD

NACIONALES

- MTC E 110- 2000 Determinación del límite líquido de los suelos

- NTP 339.129:1999 SUELOS. Método de ensayo para determinar el límite

líquido, límite plástico e índice de plasticidad de suelos.

INTERNACIONALES

- ASTM D 4318 Métodos de prueba estándar para el límite líquido, límite

plástico, y el índice de plasticidad de los suelos

- AASHTO T 89 Método estándar de prueba para determinar el Límite Líquido

de Suelos.






Figura N° 8: Balanza (precisión de

0.1 g)

Figura N° 3: Recipiente de

Porcelana


constante de 110 ± 5°C)

Figura N° 4: Espátula

Figura N° 6: Acanalador con

calibrador incorporado Figura N° 5: Copa de Casagrande Figura N° 7: Recipientes



5. MARCO TEÓRICO

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de

que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes

estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en

un estado sólido, semisólido, plástico y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle

agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado

líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un

suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango

de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir,

acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que

presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por

Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del

estado plástico. Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con

que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un

suelo.

Utilización práctica de los Límites de Atterberg

En la actualidad, los límites de Atterberg son las determinaciones que con más

frecuencia se practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo.

Su utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de

determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea

bastante clara del tipo de suelo y sus propiedades. Como, por otra parte, se

trata de determinaciones sencillas y rápidas, Permiten una pronta

identificación de los suelos y la selección adecuada de muestras típicas para

ser sometidas a ensayos más complicados.

Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo de

ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite

conocer la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg

nos indican su calidad, completando así el conocimiento del suelo.

Frecuentemente se utilizan los límites directamente en las especificaciones

para controlar los suelos a utilizar en terraplenes.



Límite Líquido (LL)

Contenido de humedad del suelo en el límite entre el estado líquido y plástico,

es determinado por medio de la copa de Casagrande y se define como el

contenido de agua con el cual se cierra una ranura de ½ pul. (12.7 mm)

mediante 25 golpes.

Cálculo del Límite Líquido Método Unipunto

LL: Límite Líquido

w: contenido de humedad en porcentaje

N: Número de golpes a los que fue sometido la muestra

ESTADOS DE CONSISTENCIA

Cuando se cambia de humedad el suelo cambia de consistencia, pudiéndose

encontrar en estado:

- Sólido

- Semi-sólido

- Plástico

- Líquido

Figura N° 10: Estados y límites de los suelos



6. PROCEDIMIENTO

a) Preparación de la muestra

Se cuartea para obtener una muestra representativa.

Luego, la muestra representativa obtenida del cuarteo, se pasa por el tamiz

N° 40, hasta obtener aproximadamente 500 g. Del materia que si pase.

Luego se coloca en la tara, para agregarle con la pizeta agua, hasta obtener

una saturar, y dejarlo reposar 24 horas.

b) Calibración del equipo

Se verifica que la altura de caída de la copa de casa grande sea de 1 cm

utilizando el mango calibrador. Corregir altura con los tornillos de ajuste.

c) Limite líquido

Se colocó una porción de la pasta en la copa de Casagrande, nivelando

mediante la espátula hasta obtener una capa de espesor de

aproximadamente 1 cm.

Figura N° 11: Obtención de muestra representativa por cuarteo

Figura N° 12: Tamizado de la muestra con la malla N° 40

Figura N° 13: Saturación de la muestra por espacio de 24 horas



En el centro se hacer una ranura con el acanalador de tal manera que la

muestra quedo dividida en dos partes.

Se elevó y se dejó caer la copa mediante la manivela a razón de 2 caídas

por segundo hasta que las dos mitades de suelo se pongan en contacto en la

parte inferior de la ranura y a lo largo de 1.27 cm, registrando el número de

golpes.

Mediante la espátula retiramos la porción de suelo que se ha puesto en

contacto en la parte inferior de la ranura y colocamos en una tara para ser

llevada al horno, y poder determinar su contenido de humedad.

7. CÁLCULOS

CÁLCULO DEL LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO UN SOLO PUNTO

=36.76 %

Figura N° 14: Colocar la muestra en la Copa de Casagrande nivelándolo y luego haciendo una ranura con el acanalador

Figura N° 14: Luego de que se cierre la ranura hecha en la muestra tomar el peso para calcular su contenido de humedad



8. RESULTADOS

Tabla N° 1: Tabla de datos obtenidos y resultados procesados con ayuda del programa de Office, Excel.

Gráfico N° 1: Curva de Fluidez

Determinación Límite Líquido

Nro. De tara M-9 M-10 M-11

Peso tara (g) 14.72 14.59 14.66

Peso Tara + Suelo húmedo (g) 24.79 22.98 24.09

Peso Tara + Suelo seco (g) 22.20 20.74 21.41

Peso del agua (g) 2.59 2.24 2.68

Peso suelo seco (g) 7.48 6.15 6.75

% Humedad (g) 34.63% 36.42% 39.70%

Nro. De golpes 35 27 16

Límite Líquido 37%



9. CONCLUSIONES

Del ensayo podemos concluir que el límite líquido del material lo encontramos

cuando la muestra tiene un 37% de contenido de humedad.

Se pudo comprobar que ambos métodos de determinación del Límite Líquido

nos dieron resultados muy próximos, en este caso muy cercanos al 37%

Dado que el criterio humano es impreciso, el valor del límite líquido y/o de

plasticidad podrá ser aproximado al valor real del límite, pero es muy poco

probable que sea el valor exacto.



DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO E INDICE DE

PLASTICIDAD

1. OBJETIVOS

Determinar en el laboratorio el límite plástico de un suelo y el cálculo del índice

de plasticidad (I.P.) si se conoce el límite líquido (L.L.) del mismo suelo.

Se denomina límite plástico (L.P.) a la humedad más baja con la que pueden

formarse barritas de suelo de unos 3,2 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre

la palma de la mano y una superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que dichas

barritas se desmoronen.

2. NORMATIVA Nacional

- MTC E 111-2000 Determinación del Límite Plástico e Índice De Plasticidad

- NTP 339.129:1999 SUELOS. Método de ensayo para determinar el límite

líquido, límite plástico e índice de plasticidad de suelos

Internacional

- AASHTO T 90 – Determinación del Límite Plástico e Índice de plasticidad de

Suelos

- ASTM D 4318 Métodos de prueba estándar para el límite líquido, límite

plástico, y el índice de plasticidad de los suelos


Figura N°1: Lentes de seguridad

Figura N°2: Guardapolvo




Figura Nº 3: Tamiz (Nº 40) Figura Nº 4: Espátula Figura Nº 5: Cápsulas

Figura Nº 6: Muestra de suelo pasante por

el Tamiz (Nº40)

Figura Nº 7: Balanza con

precisión de 0,1g

Figura Nº 8: Vidrio grueso esmerilado Figura Nº 9: Horno 110 °C +/- 5°C



5. MARCO TEÓRICO

Plasticidad es la propiedad que tienen algunos suelos de deformarse sin

agrietarse, ni producir rebote elástico. Los suelos plásticos cambian su consistencia al

variar su contenido de agua. De ahí que se puedan determinar sus estados de

consistencia al variar si se conoce las fronteras entre ellas. Los estados de

consistencia de una masa de suelo plástico en función del cambio de humedad son

sólidos, semisólidos, líquidos y plásticos. Estos cambios se dan cuando la humedad

en las masas de suelo varía. Para definir las fronteras en esos estados se han

realizado muchas investigaciones, siendo las más conocidas las de Terzaghi y

Atterberg.

Utilización práctica de los Límites de Atterberg

En la actualidad, los límites de Atterberg son las determinaciones que con

más frecuencia se practican en los laboratorios de Mecánica del Suelo.

Su utilidad deriva de que, gracias a la experiencia acumulada en miles de

determinaciones, es suficiente conocer sus valores para poderse dar una idea

bastante clara del tipo de suelo y sus propiedades. Como, por otra parte, se trata

de determinaciones sencillas y rápidas, Permiten una pronta identificación de los

suelos y la selección adecuada de muestras típicas para ser sometidas a

ensayos más complicados.

Los límites de Atterberg pertenecen, junto al análisis granulométrico, al tipo

de ensayos de identificación. Pero, si el análisis granulométrico nos permite

conocer la magnitud cuantitativa de la fracción fina, los límites de Atterberg nos

indican su calidad, completando así el conocimiento del suelo. Frecuentemente

se utilizan los límites directamente en las especificaciones para controlar los

suelos a utilizar en terraplenes.

LIMITE PLASTICO (LP)

Humedad expresada como porcentaje de la masa de suelo seco en horno,

de un suelo remoldado en el límite entre los estados plástico al semisólido y es

determinado por el cálculo del contenido de humedad para el cual se agrieta y

rompe el suelo, cuando se intenta moldear con la palma de la mano sobre una

superficie lisa un cilindro de 3 mm de diámetro por 6cm de largo.



Se recomienda realizar este procedimiento al menos 3 veces para disminuir los

errores de interpretación o medición.

ÍNDICE PLÁSTICO (IP)

Este índice indica el contenido de humedad del suelo en su estado plástico.

Se calcula como: –

IP= índice Plástico

L.L.= Límite Líquido

LP = Límite Plástico

Según Atterberg:

Si el IP < 7% →Baja Plasticidad

Si 7% ≤ IP ≥ 17% →Media Plasticidad

Si IP > 17% →Alta Plasticidad

- Cuanto mayor es el IP de un suelo, mayor es su comprensibilidad.

- Cuanto menor es el IP de un suelo, menor es su comprensibilidad.

- Cuanto mayor es el IP de un suelo, menor es su permeabilidad.

- Cuanto menor es el IP de un suelo, mayor es su permeabilidad.

- Cuanto mayor es el IP de un suelo, menor su resistencia al corte.

- Cuanto menor es el IP de un suelo, mayor es resistencia al corte.

Si el LL y/o el LP no se pueden determinar, se reportara el IP, como no plástico

(NP).

Ejemplo:

Suelos granulares friccionantes (grava y/o arenas) son suelos no plásticos (NP.)

Suelos no granulares (suelo de grano fino, limos y/o arcillas) son plásticos.

A las arenas limpias se le atribuye un IP nulo, aunque en realidad su valor no

se puede determinar con exactitud.



6. PROCEDIMIENTO

Se ensayará una muestra de la misma que la utilizada para el límite líquido,

según las siguientes operaciones:

Tomar aproximadamente 20g de suelo seco que pasa por el tamiz No. 40.

Amasar con agua hasta que se pueda formar una bola de suelo sin que se

pegue demasiado a los dedos al aplastarlo.

Se le da a la muestra forma de elipsoide y se rueda después entre los dedos y

una superficie lisa, con la presión estrictamente necesaria para formar cilindros.

Si al llegar el cilindro al diámetro de unos 3 mm no se ha agrietado, se vuelve a

hacer un elipsoide y se repite el procedimiento hasta que se fisure el cilindro.

Figura Nº 10:

Muestra de suelo

pasante por el Tamiz

(Nº40)

Figura Nº 11:

Muestra de suelo

amasada

Figura Nº 12: Rodando la muestra

entre la palma de la

mano y una superficie

lisa (vidrio esmerilado).

Figura Nº 13:

Muestra del Cilindro de

3,2 mm de diámetro.



Colocar lo pedazos del cilindro fisurado en un recipiente metálico y obtener el

peso húmedo, luego introducir en el horno durante 24 horas para determinar su

peso seco.

Repetir la prueba 3 o 4 veces.

7. CÁLCULOS

CÁLCULO DEL LÍMITE LÍQUIDO POR EL MÉTODO UN SOLO PUNTO

Figura Nº 14: Muestra representativa lista

para llevarla al horno.

Figura Nº 15: Muestra representativa en

proceso de secado

Figura Nº 16: Repitiendo

el proceso en una

superficie lisa (vidrio

esmerilado) de 3 a 4

veces.



8. RESULTADOS

Determinación Límite Plástico

Nro. De tara M-28 M-29 M-30

Peso tara (g) 7.27 7.14 7.13

Peso Tara + Suelo húmedo (g) 15.08 15.61 16.04

Peso Tara + Suelo seco (g) 13.95 14.39 14.69

Peso del agua (g) 1.13 1.22 1.35

Peso suelo seco (g) 6.68 7.25 7.56

Contenido de Humedad 16.92% 16.83% 17.86%

Humedad Promedio 17%

Tabla N° 1: Tabla de datos obtenidos y resultados procesados con ayuda de MS Office

PARA EL ÍNDICE DE PLASTICIDAD

Índice de Plasticidad (IP) = Límite Líquido (LL) – Límite Plástico (LP)

IP = 37% - 17% = 20%



9. CONCLUSIONES Del ensayo se pudo determinar que límite plástico del suelo es cuando este se

encuentra a una humedad aproximada de 37%

Del presente ensayo también se pudo determinar que el índice de plasticidad es

de 20%, el cual corresponde a un suelo de alta plasticidad al tener un IP > 17%

Podemos determinar que aunque, por inspección simple se dedujo que la muestra

tenía alta cantidad de arcillas, la muestra no es muy plástica como inicialmente se

pensó, sino que su plasticidad es media.



COMPACTACIÓN DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA

MODIFICADA (56 000 pie-lb/ [2 700 kN-m/ ])

1. OBJETIVOS

El presente ensayo abarco los procedimientos de compactación usados en

laboratorio para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso

unitario seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de

4 ó 6 pulgadas (101,6 ó 152,4 mm) de diámetro con un pisón de 10 lbf (44,5 N)

que cae de una altura de 18 pulgadas (457 mm), produciendo una energía de

compactación de 56000 lb-pie/ (2700 kN-m/ ).

2. NORMATIVIDAD

Nacional

- MTC E 115 – 2000 Compactación de suelos en laboratorio utilizando una

energía modificada 56000 lb-pie/ (2700 kN-m/ ) (Proctor modificado)

- NTP 332.128-1999 SUELOS. Relación Humedad-Densidad por método de

Proctor Modificado

Internacional

- ASTM D 1557 Standard Test Method for Laboratory Compaction

Characteristics of Soil Using Modified Effort (56,000 ft-lbf/ft3 (2,700 kN-

m/m3))

- AASHTO T-180-10 Moisture-Density Relations of Soils using a 4.54-kg (10-

lb.) Rammer and a 457-mm (18-in.) Drop (Method D-Modified)


Figura N°1: Guardapolvo Figura N° 2: Zapatos de Seguridad





constante de 110 ± 5°C) Figura N° 6: Tara

Figura N° 7: Cepillo y Broncha

Figura N° 3: Balanza de 0.1g de precisión Figura N° 4: Malla ASTM de 3/4"

Figura N° 8: Molde de 6”



Figura N° 9: Pisón de 10 lb (4,54kg) Figura N° 10: Comba

Figura N° 11: Enrasador Figura N° 12: Vernier

Figura N° 13: Probeta Figura N° 14: Regla enrasadora



5. MARCO TEÓRICO

Existen dos tipos de ensayo Proctor; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo

Proctor Modificado". La diferencia entre ambos radica en la distinta energía utilizada,

debido al mayor peso del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.

Ralph R. Proctor, es el ingeniero responsable de su creación, mediante el cual

determina la máxima densidad que es posible alcanzar para suelos o áridos con

determinadas condiciones de humedad y con la limitación de que el material no tenga

un exceso de porcentaje de finos, pues la prueba Proctor está ceñida a suelos que

pasen totalmente por la malla No 4, o que tengan un porcentaje de retenidos máximo

del 10 % en la malla mencionada, pero que además pase totalmente por la malla 3/8”.

Cuando el material tenga retenido en la malla 3/8” deberá determinarse la

humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba de Proctor

estándar.

El ensayo consiste básicamente en compactar una porción de suelo en

un molde con volumen conocido, haciendo variaciones en la humedad para la

obtención del punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad

óptima de compactación. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energía de

compactación.

En cualquiera de ellos la norma exige las siguientes condiciones para su realización:

El molde donde se realizará el ensayo debe ser de 4 o 6 pulgadas (10.16 o

15.24 cm aprox.) de diámetro

Un pisón de 10lbf (44.5 N) que deberá caer a una altura de 18 pulgadas (45.7

cm),

La caída del pisón generara necesariamente una energía de compactación de

56000 lb-pie/ (2700kN-m/ )

Los equipos y procedimientos son los mismos que los usados por el equipo de

ingenieros de los Estados Unidos en el año 1945.

Solo aplicable para suelos que tienen 30% a menos de peso en sus partículas

retenidas en el tamiz de 3/4”

En caso de relaciones de peso unitario y contenido de humedad de suelos con

30% o menos de material retenido en la malla de 3/4” a pesos unitarios y

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen



contenido de humedad de la fracción pasante la malla de 3/4” se consultara el

Ensayo ASTM D 4718.

En el caso del Proctor Modificado para la determinación de la humedad

optima, existen 3 Métodos por el cual se puede proceder con la determinación de la

misma.

1. Método A:

1.1. Molde: 4” de diámetro (101.6 mm)

1.2. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz N°4 (4.75 mm).

1.3. Capas: 5

1.4. Golpes por capa: 25

1.5. Uso: Cuando el 20% o menos del peso del material es retenido en el tamiz

N°4 (4.75 mm).

1.6. Otros usos.- Si el método no es especificado; los materiales que cumplen

estos requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método B

o C.

2. Método B:

2.1. Molde: 4”. (101.6 mm) de diámetro.

2.2. Materiales: Se emplea el que pase por el tamiz de 3/8” (9.5 mm).

2.3. Capas:5

2.4. Golpes por capa: 25

2.5. Usos: Cuando más del 20% del peso del material es retenido en el tamiz N°4

(4.75 mm) y 20% o menos de peso del material es retenido en el tamiz 3/8”

(9.5 mm).

2.6. Otros usos: Si el método no es especificado, y los materiales entran en los

requerimientos de gradación pueden ser ensayados usando Método C.

3. Método C:

3.1. Molde: 6”. (152.4 mm) de diámetro.

3.2. Materiales: Se emplea el que pasa por el tamiz de 3/4" (19.0 mm) de

diámetro.

3.3. Capas: 5

3.4. Golpes por Capa: 56

3.5. Uso: Cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8”

(9.53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz 3/4” (19.10

mm).



3.6. El molde de 6” (152.4 mm) de diámetro no será usado en los métodos A o B.

VOLUMEN DE MOLDE DE COMPACTACION

- Usando el vernier, medir el diámetro del molde seis veces la

parte superior del molde y seis veces en la parte inferior del molde,

espaciando proporcionalmente cada una de las seis mediciones alrededor

de la circunferencia del molde.

- Calcular el volumen por medio de la siguiente formula:

V = Volumen de molde ( )

h = promedio de altura (mm)

= promedio de diámetro de la parte superior (mm)

= promedio de diámetro de la parte superior (mm)

PESO UNITARIO SECO

Densidad húmeda:

= Densidad húmeda del espécimen compactado

= Masa del espécimen húmedo y molde

= Masa del molde de compactación

V = Volumen del molde de compactación

Densidad seca:

= Densidad seca del espécimen compactado ( )

w = contenido de humedad (%)



Figura N° 15: Tamizamos el material por la malla

Figura N° 16: Del material pasante, pesamos 6kg

6. PROCEDIMIENTO

Por la granulometría se decidió utilizar el método C, así que se utilizó la malla de

¾” para tamizar el material

Se prepararan las muestras de 6kg añadiendo agua gradualmente (2% del peso

de la muestra)

Se procede a tomar los datos del molde, tales como el diámetro interno, peso y

altura.

Se prepararan 4 especímenes de 6 kg a los cuales se les aumentará 2% (120

ml), 4% (240 ml), 6% (360 ml) y 8% (480 ml) de agua con respecto a su peso

respectivamente

Vertimos el agua en cada muestra y homogeneizamos.

Llenamos los moldes con el material compactándolo en 5 capas con 56 golpes en

cada una de ellas

Figura N° 17: Empezamos la compactación 5 capas de 56 golpes

Figura N° 18: Realizamos el mismo

método para las cuatro muestras del

material



Quitamos el collarín y enrazamos con la parte superior del molde

Pesamos el monde con el material compactado

Se procede de la misma manera para las 3 muestras restantes

Tomar una muestra de material de cada molde para calcular su contenido de

humedad

Pesar la muestra húmeda, poner a secar al horno hasta obtener un peso constante

7. CÁLCULOS

Cálculo del contenido de humedad en las muestras

Figura N° 19: Enrasamos el material

Figura N° 20: Quitamos el collarín y pesamos el molde con el material

Figura N° 21: Obtenemos el peso del

material sacado previamente del

horno



Cálculo de los volúmenes de los moldes

Cálculo de la densidad húmeda

Cálculo de la densidad seca



8. RESULTADOS

N° de Muestra 1 2 3 4

Peso Tara (g) 65.62 101.35 150.73 65.61

Peso Tara + Suelo Húmedo (g) 322.41 587.54 422.82 317.56

Peso Tara + Suelo Seco (g) 306.65 549.97 396.09 287.57

Peso del Agua (g) 15.76 37.57 26.73 29.99

Peso Suelo Seco (g) 241.0 448.6 245.4 222.0

Contenido de Humedad 6.54% 8.37% 10.89% 13.51%

Tabla N° 1: Cálculo del contenido de humedad

Contenido de Humedad 6.54% 8.37% 10.89% 13.51%

Peso del Molde (g) 6248 6044 6024 6636

Peso Suelo Húmedo + Molde (g) 11022 10936 11052 11566

Peso Suelo Húmedo (g) 4774 4892 5028 4930

Diámetro del Molde (cm) 15.276 15.232 15.342 15.264

Altura del Molde (cm) 11.645 11.663 11.628 11.651

Volumen del Molde (cm³) 2134.27 2125.33 2149.61 2132.07

Densidad Húmeda (g/cm³) 2.237 2.302 2.339 2.312

Densidad Seca (g/cm3) 2.100 2.124 2.109 2.037

Tabla N° 2: Cálculo de la densidad seca

Gráfico N° 2: Curva de Compactación

Máxima densidad seca = 2.126 g/cm3

Óptimo contenido de humedad = 9%



9. CONCLUSIONES

El óptimo contenido de humedad para la muestra según los datos obtenidos es

de aproximadamente 9%

De la gráfica, podemos observar que la máxima densidad seca del suelo es

aproximadamente 2.126 g/cm3

Al ser compactado el suelo alcanza su máxima densidad posible cuando este

contiene un 9% de humedad

En este estado el suelo tiene un mejor comportamiento frente a las cargas

Para compactar un suelo, es indispensable saber la máxima densidad que este

puede alcanzar, bajo cierto contenido de humedad, para así alterar las

propiedades del suelo y obtener un suelo mejorado, con una mayor capacidad de

soporte.



CBR DE SUELOS (LABORATORIO)

1. OBJETIVOS

Determinar el valor del CBR de los suelos, cuando son compactados y ensayados en

el laboratorio, mediante la comparación entre la carga de penetración en el suelo y

aquella de un material normalizado o “standard”.

2. NORMATIVA NACIONAL

- MTC E 132 – 2000 CBR de Suelos (Laboratorio)

- NTP 339.145-1999 SUELOS. Método de ensayo de CBR (Relación de

soporte de California) de suelos compactados en el laboratorio.

INTERNACIONAL

- ASTM D1883 Método de prueba para CBR (California Bearing Ratio) de

laboratorio - compactados Suelos



Figura N°1: Guardapolvo Figura N°2: Guantes de

Látex

Figura N° 3: Molde de metal

cilíndrico

Figura N° 4: Pisón de

compactación de 10lb Figura N° 5: Máquina de CBR



Figura N° 6: Balanza (precisión de

0.1 g)

Figura N° 7: Estufa (a

temperatura constante de 110

± 5°C)

Figura N° 8: Pesa anular

Figura N° 9: Papel filtro Figura N° 10: Tamiz de ¾” Figura N° 11: Espátula

Figura N° 12: Enrasador

Figura N° 13: Plancha

metálica Figura N° 14: Probeta



5. MARCO TEÓRICO

Origen del C.B.R.:

Este método fue propuesto en 1929 por los ingenieros T. E. Stanton y O. J.

Porter del departamento de carreteras de California. Desde esa fecha tanto en

Europa como en América, el método C.B.R. se ha generalizado y es una forma de

clasificación de un suelo para ser utilizado como sub rasante o material de base en la

construcción de carreteras. Durante la segunda guerra mundial, el cuerpo de

ingenieros de los Estados Unidos adoptó este ensayo para utilizarlo en la

construcción de aeropuertos.

Definición de CBR:

El CBR de un suelo es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de

penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar.

También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones

de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la

relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo

al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.

Definición de número CBR:

El número CBR (o simplemente CBR) se obtiene como la relación de la carga

unitaria (en lb /plg²) necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del

pistón (con un área de 19.4 cm²) dentro de la muestra compactada de suelo a un

contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria patrón

requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una muestra

estándar de material triturado.

El CBR varía de acuerdo a la compactación del suelo su contenido de

humedad al compactar y cuando se realiza el ensayo. Los ensayos del CBR pueden

ser realizados “In Situ” usando el equipo correspondiente al laboratorio tanto en

muestras inalteradas como en compactadas. Los ensayos “In situ” se realizan

solamente en el suelo con el contenido de humedad existente. Han sido pensados

procedimientos para preparar la muestra de laboratorio de diferentes clases de suelos



con el fin de reproducir las condiciones que verdaderamente se producirán durante y

después de la construcción.

Estos procedimientos se aplican cuando le contenido de humedad durante la

construcción va a ser el óptimo para tener la máxima densidad, además el suelo va a

ser compactado al menos al 95%.El CBR usualmente se basa en la relación de carga

para una penetración de 2.5mm. Sin embargo, si el valor de CBR a una penetración

de 5.0 mm es mayor el ensayo debería repetirse. Si un segundo ensayo, produce

nuevamente un valor de CBR mayor de 5.0 mm de penetración, dicho valor debe

aceptarse como valor final del ensayo.

Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al

contenido de humedad óptimo para un suelo específico, determinado utilizando el

ensayo de compactación estándar o modificada del experimento.

¿Para qué sirve el CBR?

La finalidad de este ensayo es determinar la capacidad de soporte de suelos y

agregados compactados en laboratorio, con una humedad óptima y niveles de

compactación variables.

Base: Es la capa de espesor diseñado, constituyente de la estructura del pavimento,

destinada fundamentalmente a distribuir y transmitir las cargas originadas por el

tránsito, a las capas subyacentes y sobre la cual se coloca la carpeta de rodadura. 2

Subbase: Estructura fundamental, que neutraliza los efectos destructivos de las

cargas transmitidas desde las superficie de aplicación.

La capa de base y de subbase: las diferencias entre ambas está a veces en las

diferencias de los materiales utilizados o en su granulometría.

Sub rasante: Capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de un

pavimento y que se extiende hasta una profundidad en que no le afecte la carga de

diseño que corresponde al tránsito previsto.

Humedad de compactación:

Es el tanto por ciento de agua que hay que añadir al suelo con su humedad natural

para que alcance la humedad prefijada, se calcula como sigue:



Dónde:

H= Humedad prefijada

h= Humedad natural

Densidad o peso unitario. La densidad se calcula a partir del peso del

suelo antes de sumergirlo y de su humedad, de la misma forma que en los

métodos de ensayo citados. Proctor normal o modificado, para obtener la densidad

máxima y la humedad óptima.

Agua absorbida. El cálculo para el agua absorbida puede efectuarse de dos

maneras. Una, a partir de los datos de las humedades antes de la inmersión y

después de ésta; la diferencia entre ambas se toma normalmente como tanto por

ciento de agua absorbida. Otra, utilizando la humedad de la muestra total contenida

en el molde. Se calcula a partir del peso seco de la muestra (calculado) y el peso

húmedo antes y después de la inmersión.

Ambos resultados coincidirán o no, según que la naturaleza del suelo permita

la absorción uniforme del agua (suelos granulares), o no (suelos plásticos). En este

segundo caso debe calcularse el agua absorbida por los dos procedimientos.

Presión de penetración. Se calcula la presión aplicada por el penetrómetro y

se dibuja la curva para obtener las presiones reales de penetración a partir de los

datos de prueba; el punto cero de la curva se ajustan para corregir las irregularidades

de la superficie, que afectan la forma inicial de la curva.

Expansión. La expansión se calcula por la diferencia entre las lecturas del

deformímetro antes y después de la inmersión. Este valor se refiere en tanto por

ciento con respecto a la altura de la muestra en el molde, que es de 127 mm (5").

Es decir:

Siendo

L1= Lectura inicial en mm

L2= Lectura final en mm



6. PROCEDIMIENTO Preparar tres muestras de material cada una con pesos de 5Kg y a partir de ello se

realiza un cuarteo para que éste tenga diferentes tamaños en su composición

granular.

Se procede como se indica en la norma AASHTO T 99 o AASHTO T 180 para

compactación, excepto que:

Cuando más del 75% del peso de la muestra pase por el tamiz ¾, se usa todo el

material para preparar los especímenes en la compactación. Cuando la muestra

retenida en el tamiz ¾ tiene un peso superior a 25%, se separa el material retenido

en dicho tamiz y se sustituye por una proporción igual de material comprendido

entre los tamices ¾ y Nº 4, obtenida tamizando otra porción de la muestra.

Se pesa el molde con su base, se coloca el collar y el disco espaciador y, sobre

éste, un disco de papel de filtro grueso del mismo diámetro.

Figura N° 15: Muestra pasante del Tamiz

de ¾”

Figura N° 16: Pesado del molde



Después, de haber determinado la humedad óptima y natural del terreno, 7% y 1%

(por medio del ensayo de laboratorio de Proctor modificado), respectivamente.

Con estos valores se procede a calcular la cantidad de agua que se debe

suministrar a la muestra para alcanzar la humedad óptima.

Fabricar 3 probetas de 5 capas cada una: 1 de 12 golpes por capa, 1 de 25 golpes

por capa y 1 de 56 golpes por capa, se compacta el suelo con las energías

necesarias para este caso se utilizó Proctor modificado.

Para cada molde retirar la base, el collar y el disco espaciador, se da vuelta a la

muestra se enrasa con el machete y se pesa el molde con el suelo compactado.

Colocar un disco de papel filtro sobre la base, invertir la muestra y asegurar el

molde a la base de forma que el suelo quede en contacto con el papel filtro.

Figura N° 17: Muestra de suelo

lista para ser compactada. Figura N° 18: Muestra en proceso

de compactación.

Figura N° 19: Muestra siendo

enrasada.



Colocar dos pesas ranuradas (aproximadamente 5 libras cada una) sobre la

muestra de suelo compactado para simular la presión de sobrecarga requerida.

Se aplica la carga por medio del gato hidráulico de la prensa del CBR a una

velocidad de 0.05” por minuto.

Colocar la muestra en la máquina de compresión y sentar el pistón sobre la

superficie de suelo utilizando una carga inicial no mayor de 4.5 kg. Fijar el cero en

los deformímetros de medida de carga y de penetración (o deformación).

Se toma la lectura de las cargas, aplicadas como lo muestra el cuadro:

Se saca la muestra de la prensa del C.B.R. y se toma la muestra de humedad

alrededor del orificio dejado por el pistón.

Finalmente, se desmonta el molde y se toma de su parte superior, en la zona

próxima a donde se hizo la penetración, una muestra para determinar su

humedad.

7. CÁLCULOS

Figura N° 20: Muestra colocada

y alineada con el pistón.

Tabla N° 1: Cuadro de desplazamientos



Cálculo del contenido de humedad en las muestras

Cálculo de los volúmenes de los moldes

Cálculo de la densidad húmeda

Cálculo de la densidad seca



8. RESULTADOS

Datos obtenidos por la máquina de CBR

Penetración Presión (lb/pulg²)

mm pulg 12 Golpes 25 Golpes 56 Golpes

0.630 0.025 89.17 134.14 424.89

1.270 0.050 149.12 332.72 751.61

1.900 0.075 198.58 488.58 1026.63

2.540 0.100 248.79 611.48 1222.96

3.170 0.125 293.00 711.89 1405.81

3.810 0.150 331.22 798.07 1577.41

5.080 0.200 403.91 943.45 1946.10

7.620 0.300 523.06 1185.49 2359.00 Tabla N° 2: Presión vs Penetración

Gráfico N° 1: Penetración vs Deformación



Calculando el contenido de humedad

N° de Muestra 1 2 3

Peso Tara (g) 63.58 75.24 150.72

Peso Tara + Suelo Húmedo (g) 345.54 352.73 420.50

Peso Tara + Suelo Seco (g) 323.1 331.06 400.19

Peso del Agua (g) 22.44 21.67 20.31

Peso Suelo Seco (g) 259.5 255.8 249.5

Contenido de Humedad 8.65% 8.47% 8.14%

Tabla N° 3: Cálculo del contenido de humedad

Calculando la densidad seca y, de la gráfica anterior el índice CBR

Peso del Molde (g) 15690 15694 15822

Peso Suelo Húmedo + Molde (g) 20086 20386 20742

Peso Suelo Húmedo (g) 4396 4692 4920

Diámetro del Molde (cm) 15.234 15.232 15.229

Altura del Molde (cm) 11.646 11.677 11.695

Volumen del Molde (cm³) 2122.883 2127.881 2130.229

Densidad Húmeda (g/cm³) 2.071 2.205 2.310

Densidad Seca (g/cm³) 1.906 2.033 2.136

Índice CBR (%) 24.57 58.94 120.99

Tabla N° 4: Cálculo de la densidad seca y el índice CBR

Gráfica N° 2: Calculando en índice CBR cuando al 95% de la densidad seca (2.02 g/cm

3)



9. CONCLUSIONES La máxima densidad seca calculada en el ensayo de Proctor modificado (2.122

g/cm3), aunque es un poco menor que la densidad alcanzada compactando el

suelo con la humedad óptima a 56 golpes por cada capa (2.136 g/cm3), podemos

decir que ambos valores son aproximados, lo cual los indica que los valores no

son absolutos, sin embargo para fines de calcular una adecuada compactación

se puede llegar a valores muy cercanos.

De la gráfica N° 2, podemos concluir que el índice CBR, al 95% de la máxima

densidad seca, es de aproximadamente 66%

Para alcanzar la máxima densidad seca es importante tener la muestra con un

óptimo contenido de humedad para mejorar sus condiciones de soporte



CLASIFICACIÓN DE SUELOS

1. CLASIFICACIÓN AASHTO

Por lo tanto: A-2-6 (0) Material granular de regular calidad para ser utilizado como

capa subrasante en una carretera o pista de aterrizaje.



CONCLUSIONES GENERALES

Tabla N 1: Cuadro de parámetros requeridos para la granulometría

Gráfico N° 1: Curva Granulométrica

CBR 66%

LL 37%

IP 20% Tabla N° 2: Resultados de los ensayos especiales

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.0100.1001.00010.000100.000

PO

RC

ENTA

JE A

CU

MIL

AD

O P

ASA

NTE

(%

)

ABERTURA (mm)

Curva Granulométrica



Tabla N° 3: Cuadro de parámetros requeridos para los ensayos especiales

- Según el Manual de Carreteras especificaciones técnicas generales para

construcción EG- 2013 se concluye que la granulometría no cumple con ninguna

de las gradaciones, principalmente por exceso de material pasante de la Malla N°

200.

- Se concluye según el Manual de Carreteras especificaciones técnicas generales

para construcción EG- 2013 que el límite líquido de la muestra de suelo no se

encuentra entre los requerimientos ya que es de 37% y lo máximo permitido es de

25%, por lo tanto la muestra de suelo no clasifica como subbase.


para construcción EG- 2013 que el índice de plasticidad de la muestra de suelo no

se encuentra entre los requerimientos ya que es de 20% y lo máximo permitido es

de 6%; por lo tanto la muestra de suelo no clasifica como subbase.


para construcción EG- 2013 que el CBR de la muestra de suelo se encuentra

entre los requerimientos ya que es de 66% y lo mínimo permitido es de 40%

- Para clasificar la muestra de suelo como una subbase debe de cumplir con los

siete ensayos requeridos, por lo la muestra de suelo no cumple con todos los

ensayos no se puede clasificar como una subbase.



BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA

MINISTERIO DE TRANSPORTE Y COMUNICACIONES. (s.f.). https://www.mtc.gob.pe.

Recuperado el SETIEMBRE de 2014, de

https://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/EM-2000/seccion-

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Barcelona – España: Editores Técnicos Asociados S.A.

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Rodríguez, J.B. (2010). Mecánica de Suelos. México D.F.: Limusa S.S

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Tipos De Suelos Desde El Punto De Vista Mecánica De Suelos – Universidad

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ANEXOS

Estudio de suelos, plasticidad

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