SEBASTIAN FELIPE TAMAYO RODRIGUEZ 1101775

LABORATORIO DE PAVIMENTOS CIV 6

PROFESOR CESAR AUGUSTO COLORADO

PREINFORME INV-141 RELACIONES HUMEDAD – PESO UNITARIO SECO EN LOS SUELOS (ENSAYO NORMAL DE COMPACTACIÓN)

OBJETIVOS

• Determinar la relación entre la humedad y el peso unitario seco de los suelos

• Ejecución de las tres alternativas para el desarrollo del ensayo

• Obtener la curva de compactación con un peso unitario máximo bien definido

VOCABULARIO

1. Humedad de moldeo Contenido de agua para someterla a compactación.

2. Energía del ensayo normal de compactación 600 kN–m/m3 (12 400 lbf–pie/pie3), aplicada

con el equipo y procedimiento descritos en la norma.

3. Peso unitario seco máximo del ensayo normal de compactación (γd, máx) El máximo valor

definido en la curva de compactación.

4. Humedad óptima del ensayo normal de compactación (wopt) La humedad de moldeo con

la cual el suelo alcanza el peso unitario seco máximo.

5. Sobre tamaños (fracción gruesa) (PFG) Porción de la muestra total que no se utiliza en la

prueba de compactación.

6. Fracción de ensayo (fracción fina) (PFE) Es la porción de la muestra total que se emplea en el ensayo de compactación.

IMPORTANCIA Y USO

• Los suelos utilizados como estructura de fundación para obras de pavimentos deben ser

compactadas para mejorar sus capacidades de soporte y su comportamiento al ser

enfrentadas a los diferentes tipos de cargas.

• Durante el diseño de una obra de ingeniería, algunos ensayos requieren la preparación de

muestras de prueba con determinada humedad y con un peso unitario establecido.

MAERIALES Y EQUIPOS

1. Molde de 101.6 mm (4") - Con una capacidad de 943 ± 14 cm³ (1/30 ± 0.0005 pie³), con un

diámetro interior de 101.6 ± 0.4 mm (4.000 ± 0.016") y una altura de 116.4 ± 0.5 mm (4.584

± 0.018").

2. Molde de 152.4 mm (6") – Con una capacidad de 2124 ± 25 cm³ (equivalente a 1/13.33 ±

0.0009 pie³), con un diámetro interior de 152.4 ± 0.7 mm (6 ± 0.026") y una altura de 116.4

± 0.5 mm (4.584 ± 0.018").

3. Martillo de operación manual – Deberá estar provisto de una camisa guía apropiada, que

brinde una luz suficiente para que la caída del martillo y la cabeza no tengan restricciones.

4. Extractor de muestras (opcional) – Un gato con marco u otro dispositivo adecuado para

extraer las muestras compactadas de los moldes.

5. Horno

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6. Regla metálica para enrazar.

7. Tamices – De 19.0, 9.5 y 4.75 mm (¾", 3/8" y No. 4).

8. Herramientas misceláneas – Tales como cazuelas para mezclado, espátulas, etc.

9. Recipientes – Para determinar la humedad de las muestras.

MUESTRA DE ENSAYO

1. La cantidad mínima de muestra para un ensayo completo empleando los Métodos A o B es

de unos 16 kg, y para el Método C de 29 kg. Por lo tanto, la muestra de campo debería tener

una masa húmeda de, al menos, 23 kg y 45 kg, respectivamente. Se pueden requerir masas

mayores si la muestra contiene sobre tamaños o si es necesario elaborar puntos de

compactación adicionales.

2. Si no se dispone de los datos de granulometría de la muestra, se estiman las proporciones

de material retenido en el tamiz de 4.75 mm (No. 4) cuando se utiliza el Método A; en el

tamiz de 9.5 mm (3/8") cuando se emplea el Método B, o en el tamiz de 19.0 mm (¾")

cuando se emplea el Método C.

3. Se elige un método que permita un mayor porcentaje retenido (por ejemplo, el B o el C, si

inicialmente se pretende utilizar el A).

4. Usando el método de interés, se procesa la muestra.

RESUMEN DEL MÉTODO

1. Se coloca en tres capas una muestra de suelo, con una humedad de moldeo seleccionada,

dentro de un molde, sometiendo cada capa a 25 o 56 golpes de un martillo de 24.5 N (5.5

lbf) que cae desde una altura de 305 mm (12"), produciendo una energía de compactación

aproximada de 600 kN-m/m3 (12 400 lbf-pie/pie3 ).

2. Se determina el peso unitario seco resultante.

3. El procedimiento se repite con un número suficiente de humedades de moldeo, para

establecer una curva que relacione las humedades con los respectivos pesos unitarios secos

obtenidos. Esta curva se llama curva de compactación y su vértice determina la humedad

óptima y el peso unitario seco máximo, para el ensayo normal de compactación. CALCULOS

Masa seca de la fracción de ensayo (MSFE):

MHFE: Masa húmeda de la fracción de ensayo, aproximada a 1 g

WFE: Humedad de la fracción de ensayo, aproximada a 0.1 %.

Porcentaje de la fracción gruesa (PFG)

MSFC: Masa seca de la fracción gruesa, aproximada a 1 g.

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Porcentaje de la fracción de ensayo (PFE):

𝑷𝑭𝑬 =𝑷𝑭𝑮 ∗𝟏𝟎𝟎

Densidad húmeda de cada sub-muestra (ρH):

ρH: Densidad húmeda de la sub-muestra compactada (punto de compactación), con 4 dígitos significativos, g/cm3 o kg/m3

MT: Masa del suelo húmedo dentro del molde, aproximada a 1 g;

MMD: Masa del molde compactación, aproximada a 1 g;

V: Volumen del molde, cm3 o m3 (Ver Anexo A);

K: Constante de conversión que depende de las unidades de densidad y de volumen:

• Usar 1, para g/cm3 y volumen en cm3

• Usar 1000 para g/cm3 y volumen en m3

• Usar 0.001 para kg/cm3 y volumen en m3

• Usar 1000 para kg/m3 y volumen en cm3

Densidad seca de cada sub-muestra (ρd):

Peso unitario seco de cada sub-muestra (γd):

𝛾𝑑 =𝐾1∗𝜌𝑑

• γd: Peso unitario seco, aproximado a 0.01 kN/m3 (0.1 lbf/pie3 );

• K1: Constante de conversión (9.8066 para densidad en g/cm3 ; 0.0098066 para densidad en

kg/m3) K2: Constante de conversión (62.428 para densidad en g/cm3 ; 0.062428 para densidad en kg/m3 )

CURVA DE COMPACTACION

1. Con los valores de la humedad de moldeo y de peso unitario seco de cada sub-muestra, se

dibuja la curva de compactación.

2. El contenido de humedad que corresponda al punto más alto de la curva, se llamará

“humedad óptima mientras que el peso unitario seco correspondiente al contenido óptimo de humedad, se denomina “peso unitario seco máximo”

REFERENCIAS

INV -141-13