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NDICE
I. INTRODUCCIN
______________________________________________________ 2
1. GENERALIDADES:
________________________________________________________ 2 1.1.
NOMBRE DEL INFORME DE LABORATORIO N 04
___________________________________ 2
2. UBICACIN Y ACCESO DE LA MUESTRA
_______________________________________ 2
3. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA
_____________________________________ 3 3.1. ANTECEDENTES
______________________________________________________________ 3
3.2. DESCRIPCIN GENERAL
________________________________________________________ 3 3.3.
SITUACIN A DESARROLLAR
____________________________________________________ 3
4. OBJETIVOS
_____________________________________________________________ 4
4.1. OBJETIVO GENERAL
___________________________________________________________ 4
Determinar la relacin entre el Contenido Optimo de Humedad y la
Densidad Seca Mxima de un suelo (curva de compactacin)
_________________________________________________________ 4 4.2.
OBJETIVOS ESPECFICOS
_______________________________________________________ 4
II. MARCO TERICO
_____________________________________________________ 4
1. ENSAYOS DE COMPACTACIN PROCTOR
_____________________________________ 4
2. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO
____________________________________________ 5 2.1. MTODO A
__________________________________________________________________
5 2.2. MTODO B
__________________________________________________________________
6 2.3. MTODO C
__________________________________________________________________
6
3. APARATOS
_____________________________________________________________ 6
4. CLCULOS
______________________________________________________________
8
III. DATOS OBTENIDOS
___________________________________________________ 9
1. MATERIALES
____________________________________________________________ 9
2. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
________________________________________________ 9
3. PROCEDIMIENTO
________________________________________________________ 9
IV. PROCESAMIENTO DE DATOS
_________________________________________ 10
1. DETERMINACIN DEL DENSIDAD SECA MXIMA Y EL CONTENIDO DE
HUMEDAD PTIMA
___________________________________________________________________
10
2. DETERMINACIN DE LA ECUACIN DE LA CURVA y RESULTADOS
_________________ 11
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
__________________________________ 13
1. CONCLUSIONES
_________________________________________________________ 13
2. RECOMENDACIONES
____________________________________________________ 13
VI. ANEXOS
_________________________________________________________ 14
1. PANEL FOTOGRFICO
____________________________________________________ 14
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I. INTRODUCCIN:
La calidad durante un proceso de compactacin en campo se mide a
partir de un parmetro conocido como grado de compactacin, el cual
presenta un cierto porcentaje. Su evaluacin involucra la
determinacin previa del peso especfico y de la humedad optima
correspondiente a la capa de material ya compactado. Los ensayos de
Compactacin en Laboratorio proporcionan las bases para determinar
el porcentaje de compactacin y contenido de agua que se necesitan
para obtener las propiedades de Ingeniera requeridas, y para el
control de la construccin para asegurar la obtencin de la
compactacin requerida y los contenidos de agua.
Para este laboratorio N 04, el ensayo se realiz con la muestra
de suelo presentada en el primer laboratorio.
1. GENERALIDADES:
1.1. NOMBRE DEL INFORME DE LABORATORIO N 04
ENSAYO DE COMPATACIN, PROCTOR MODIFICADO (MTODO C)
2. UBICACIN Y ACCESO DE LA MUESTRA
La calicata ejecutada se realiz en la Universidad Alas Peruanas
Filial Arequipa.
Departamento : Arequipa
Provincia : Arequipa
Distrito : Jos Luis Bustamante y Rivero
Altitud : 2350 m.s.n.m.
Referencia : Situado a 4 km desde la Plaza de Armas de
Arequipa
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3. DESCRIPCIN GENERAL DE LA PRCTICA
3.1. ANTECEDENTES
Con fines de realizar los ensayos respectivos en el laboratorio
de mecnica de suelos de la Universidad Alas Peruanas para
determinar la densidad seca mxima y el contenido ptimo de humedad
de un suelo, se tiene la necesidad de aplicar el ensayo de proctor
modificado usando el mtodo C. Se deber aplicar los conocimientos
correctos para aplicar el mtodo.
3.2. DESCRIPCIN GENERAL
El suelo en exploracin de donde se realiz el ensayo es un suelo
que tiene un perfil poco desarrollado formado de materiales
transportados por corrientes de agua, anteriormente sobre esta
superficie se ha acumulado algo de materia orgnica, siendo
antiguamente esta zona reas de cultivo. Este tipo de suelo tiene
mala filtracin y son de color marrn oscuro. El ensayo consiste en
compactar una porcin de suelo en un cilindro con volumen conocido,
hacindose variar la humedad para obtener el punto de compactacin
mxima en el cual se obtiene la humedad ptima de compactacin.
3.3. SITUACIN A DESARROLLAR
En primera instancia se tomaron cerca de 25 kilogramos de
muestra de suelo, estos 25 kg fueron divididos en cuatro partes de
6 kg. Para este mtodo se trabaja con el material pasante por el
tamiz de tamao de pulgada, como s estable en la norma. Del material
tamizado se pesaron y se le hallo el contenido de humedad, cada
muestra de 6 kg es introducido dentro del recipiente del Proctor
modificado en cinco capas, cada una de las capas fue compactada por
medio del martillo compactador, el cual al levantarse se le provee
de una energa potencial, la cual es transmitida al suelo cuando se
suelta el martillo. De acuerdo con la norma se debe aplicar 56
golpes a cada capa de material. Al terminar las cinco capas el
recipiente debe ser enrazado y pesado, una pequea porcin de
material se utiliza para la determinacin de la humedad del
material. El mismo procedimiento se repite para las humedades del
material de 6%, 8% 10%, 12%. Se registraran los datos obtenido de
los cuatro puntos que se deben de obtener para poder trazar la
curva de compactacin.
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4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar la relacin entre el Contenido Optimo de Humedad y la
Densidad Seca Mxima de un suelo (curva de compactacin)
4.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
1. Determinar el contenido ptimo de humedad del suelo 2.
Determinar la densidad seca mxima del suelo 3. Dibujar la curva de
compactacin
II. MARCO TERICO
1. ENSAYOS DE COMPACTACIN PROCTOR
En mecnica de suelos, el ensayo de compactacin Proctor es uno de
los ms importantes procedimientos de estudio y control de calidad
de la compactacin de un terreno. A travs de l es posible determinar
la compactacin mxima de un terreno en relacin con su grado de
humedad, condicin que optimiza el inicio de la obra con relacin al
costo y el desarrollo estructural e hidrulico. Existen dos tipos de
ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal (Estandar)",
y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba
en la distinta energa utilizada, debido al mayor peso del pisn y
mayor altura de cada en el Proctor modificado. Ambos ensayos se
deben al ingeniero que les da nombre, Ralph R. Proctor (1933), y
determinan la mxima densidad que es posible alcanzar para suelos o
ridos, en unas determinadas condiciones de humedad, con la condicin
de que no tengan excesivo porcentaje de finos, pues la prueba
Proctor est limitada a los suelos que pasen totalmente por la malla
No 4, o que tengan un retenido mximo del 10 % en esta malla, pero
que pase (dicho retenido) totalmente por la malla 3/8. Cuando el
material tenga retenido en la malla 3/8 deber determinarse la
humedad ptima y el peso volumtrico seco mximo con la prueba de
Proctor estndar. El ensayo consiste en compactar una porcin de
suelo en un cilindro con volumen conocido, hacindose variar la
humedad para obtener el punto de compactacin mxima en el cual se
obtiene la humedad ptima de compactacin. El ensayo puede ser
realizado en tres niveles de energa de compactacin, conforme las
especificaciones de la obra: normal, intermedia y modificada. La
energa de compactacin viene dada por la ecuacin:
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Dnde: Y = Energa a aplicar en la muestra de suelo; n = Nmero de
capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado; N = Nmero de
golpes aplicados por capa; P = Peso del pisn; H = Altura de cada
del pisn; y V = Volumen del cilindro
2. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO
Este ensayo abarca los procedimientos de compactacin usados en
Laboratorio, para determinar la relacin entre el Contenido de Agua
y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactacin)
compactados en un molde de 4 6 pulgadas (101,6 152,4 mm) de dimetro
con un pisn de 10 lbf (44,5 N) que cae de una altura de 18 pulgadas
(457 mm), produciendo una Energa de Compactacin de 56 000
lb-pie/pie3 (2 700 kN-m/m3). Este ensayo se aplica slo para suelos
que tienen 30% menos en peso de sus partculas retenidas en el tamiz
de 3/4 pulg (19,0 mm). En forma de resumen del ensayo un suelo con
un contenido de Humedad determinado es colocado en 5 capas dentro
de un molde de ciertas dimensiones, cada una de las capas es
compactada en 25 56 golpes con un pisn de 10 lbf (44.5 N) desde una
altura de cada de 18 pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un
esfuerzo de compactacin total de aproximadamente de 56 000
pie-lbf/pie3 (2 700 kN-m/m3). Se determina el Peso Unitario Seco
resultante. El procedimiento se repite con un nmero suficiente de
contenidos de agua para establecer una relacin entre el Peso
Unitario Seco y el Contenido de Agua del Suelo. Estos datos, cuando
son ploteados, representan una relacin curvilineal conocida como
curva de Compactacin. Los valores de Optimo Contenido de Agua y
Mximo Peso Unitario Seco Modificado son determinados de la Curva de
Compactacin.
2.1. MTODO A
Este mtodo es usado cuando el 20% menos del peso del material es
retenido en el tamiz N 4 (4,75 mm). Si el mtodo no es especificado;
los materiales que cumplen stos requerimientos de gradacin pueden
ser ensayados usando Mtodo B C. Para el mtodo A se debe de tener
las siguientes consideraciones Molde.- 4 pulg. de dimetro (101,6mm)
Material.- Se emplea el que pasa por el tamiz N 4 (4,75 mm).
Capas.- 5 Golpes por capa.- 25
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2.2. MTODO B
Este mtodo es usado cuando ms del 20% del peso del material es
retenido en el tamiz N 4 (4,75mm) y 20% menos de peso del material
es retenido en el tamiz 3/8 pulg (9,5 mm). Si el mtodo no es
especificado, y los materiales entran en los requerimientos de
gradacin pueden ser ensayados usando Mtodo C. Para el mtodo B se
debe de tener las siguientes consideraciones Molde.- 4 pulg. (101,6
mm) de dimetro. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz de
3/8 pulg (9,5 mm). Capas.- 5 Golpes por capa.- 25
2.3. MTODO C
Cuando ms del 20% en peso del material se retiene en el tamiz
3/8 pulg (9,53 mm) y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz
pulg (19,0 mm). 1.3.4. El molde de 6 pulgadas (152,4 mm) de dimetro
no ser usado con los mtodos A B Para el mtodo C se debe de tener
las siguientes consideraciones Molde.- 6 pulg. (152,4mm) de
dimetro. Materiales.- Se emplea el que pasa por el tamiz pulg (19,0
mm). Capas.- 5 Golpes por Capa.- 56
3. APARATOS
Ensamblaje del Molde.- Los moldes deben de ser cilndricos hechos
de materiales rgidos y con capacidad que se indican en 5.1.1 5.1.2
y Figuras 1 y 2. Las paredes del molde debern ser slidas, partidas
o ahusadas. El tipo partido deber tener dos medias secciones
circulares, o una seccin de tubo dividido a lo largo de un elemento
que se pueda cerrar en forma segura formando un cilindro que rena
los requisitos de esta seccin. El tipo ahusado debe tener un
dimetro interno tipo tapa que sea uniforme y no mida ms de 0,200
pulg/pie (16,7 mm/m) de la altura del molde. Cada molde tiene un
plato base y un collar de extensin ensamblado, ambos de metal rgido
y construidos de modo que puedan adherir de forma segura y fcil de
desmoldar. El ensamblaje collar de extensin debe tener una altura
que sobrepase la parte ms alta del molde por lo menos 2,0 pulg
(50,8 mm) con una seccin superior que sobrepasa para formar un tubo
con una seccin cilndrica recta de por lo menos 0,75 pulg. (19,0
mm), por debajo de sta. El collar de extensin debe de alinearse con
el interior del molde, la parte inferior del plato base y del rea
central ahuecada que acepta el molde cilndrico debe ser plana.
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Molde de 6 pulgadas.- Un molde que tenga en promedio 6,000 0,026
pulg (152,4 0,7 mm) de dimetro interior, una altura de: 4,584 0,018
pulg (116,4 0,5mm) y un volumen de 0,075 0,0009 pie3 (2 124 25
cm3).
Pisn Martillo.- El pisn deber estar equipado con una gua que
tenga suficiente espacio libre para que la cada del pisn y la
cabeza no sea restringida. La gua deber tener al menos 4 orificios
de ventilacin en cada extremo (8 orificios en total) localizados
con centros de 1/16 pulg (19,0 1,6 mm) y espaciados a 90. Los
dimetros mnimo de cada orificio de ventilacin deben ser 3/8 pulg
(9,5 mm). Orificios adicionales ranuras pueden ser incorporados en
el tubo gua. El pisn debe caer libremente a una distancia de 18
0,05 pulg (457,2 1,6 mm) de la superficie de espcimen. La masa del
pisn ser 10 0,02 lb-m (4,54 0,01 kg), salvo que la masa pisn
mecnico se ajuste al descrito en el Mtodo de Ensayo ASTM D2168. La
cara golpeante del pisn deber ser plana y circular, excepto el
nombrado en 5.2.2.3. con un dimetro de 2,000 0,005 pulg (50,80 0,13
mm). El pisn deber ser reemplazado si la cara golpeante se desgasta
se deforma al punto que el dimetro sobrepase los 2,000 0,01 pulg
(50,800 0,25 mm).
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4. CLCULOS
Calcular la densidad seca
En el clculo de los puntos para el ploteo de la curva de 100% de
saturacin o curva de relacin de vacos cero del peso unitario seco,
seleccione los valores correspondientes de contenido de agua a la
condicin de 100% de saturacin como sigue:
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La gravedad especfica puede ser calculada para los especmenes de
prueba en base de datos de ensayos de otras muestras de la misma
clasificacin de suelo y origen. De otro modo sera necesario el
ensayo de Gravedad Especfica
III. DATOS OBTENIDOS
1. MATERIALES
Para el presente laboratorio se us el siguiente material:
Muestra de suelo (30 kg)
Bolsas de plstico
2. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Las herramientas y equipos utilizados en el desarrollo del
laboratorio fueron:
Molde Proctor Modificado (D=6) Pisn para ensayo de proctor
modificado
Bandejas
Cucharones
Brochas
Escobillas
Tamiz # Balanza electrnica
Horno
Franelas
3. PROCEDIMIENTO
Preparar la muestra mediante el mtodo del cuarteo
Tamizar la muestra con la malla tamiz # Obtener cuatro muestras
representativas de 6 kg cada uno para los cuatro
ensayos respectivos de cada punto
Obtener el contenido de humedad de la muestra de suelo
Calcular la cantidad de agua a aadir a la muestra de suelo en
base al contenido de humedad del suelo y a su peso.
Se calcula la cantidad de agua a aadir para un contenido de
humedad del 6%, 8%, 10% y 12% (segn experiencia del tcnico de
laboratorio)
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Se aade la cantidad de agua calculada a la primera muestra del
primer ensayo, se debe mezclar hasta obtener una mezcla humedecida
homogneamente.
Registrar el peso del molde proctor modificado
Armar el molde de 6 del proctor modificado y llenar la muestra
de suelo por capas (5 capas)
Por cada capa compactar con el pisn con 56 golpes repartidos en
toda la superficie de la capa
Despus de llenar el molde con las 5 capas, enrazar y pesar el
molde ms la muestra.
Calcular el contenido de humedad del primer ensayo, extraer una
muestra representativa del suelo compactado en el molde
Repetir los pasos anteriores para cada ensayo para los distintos
contenidos de humedad calculados.
IV. PROCESAMIENTO DE DATOS
1. DETERMINACIN DEL DENSIDAD SECA MXIMA Y EL CONTENIDO DE
HUMEDAD PTIMA
ENSAYO PROCTOR MODIFICADO
METODO DE COMPACTACION : PROCTOR MODIFICADO
ENSAYO DIA 1 VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) 2151.09 PESO DEL MOLDE (g)
: 6579.00
ENSAYO DIA 2 VOLUMEN DEL MOLDE (cm3) 2151.09 PESO DEL MOLDE (g)
: 6679.00
ENSAYO DIA 1 ENSAYO DIA 2
6% 8% 10% 12%
NUMERO DE ENSAYOS 1 2 3 4
PESO SUELO + MOLDE 10865 11082 11153 11227
PESO SUELO HUMEDO COMPACTADO 4286 4503 4474 4548
DENSIDAD HUMEDA (g/cm3) 1.992 2.093 2.080 2.114
CAPSULA Nro. 1 2 3 4
PESO SUELO HUMEDO + CAPSULA 464.00 592.00 554.00 680.00
PESO SUELOS SECO + CAPSULA 443.00 555.00 514.00 616.00
PESO DE LA CAPSULA 75.00 75.00 82.00 84.00
PESO DE AGUA 21.00 37.00 40.00 64.00
PESO DE SUELO SECO 368.00 480.00 432.00 532.00
CONTENIDO DE AGUA (%) 5.71 7.71 9.26 12.03
DENSIDAD SECA (g/cm3) 1.885 1.944 1.904 1.887
DENSIDAD MAXIMA SECA: 1.944 g/cm3 CONTENIDO OPTIMA DE HUMEDAD:
7.80 %
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2. DETERMINACIN DE LA ECUACIN DE LA CURVA y RESULTADOS
Y = Ax3 + Bx2 + Cx + D
Puntos: (5.71 , 1.885) ; (7.71 , 1.944) ; (9.26 , 1.904) ;
(12.03 , 1.887)
1.885 = 186.169 A + 32.604 B + 5.71 C + D
1.944 = 458.314 A + 59.444 B + 7.71 C + D
1.904 = 794.023 A + 85.748 B + 9.26 C + D
1.887 = 1740.992 A + 144.721 B + 12.03 C + D
RESULTADOS: ANALISIS MATRICIAL (RESUELTO POR CALCULADORA HP)
A = 0.00318
B = -0.08776
C = 0.77412
D = -0.26651
1.880
1.885
1.890
1.895
1.900
1.905
1.910
1.915
1.920
1.925
1.930
1.935
1.940
1.945
1.950
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0
11.5 12.0 12.5 13.0
DE
NS
IDA
D M
AX
. S
EC
A (
g/c
m3)
% DE CONTENIDO DE HUMEDAD
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Entonces calculamos los puntos crticos de la curva, tomamos una
ecuacin:
Y = 0.00318 X3 + (-0.08776) X2 + 0.77412 X + (-0.26651)
Derivando:
Y = 0.00954 X2 0.17552 X + 0.77412 Calculamos los puntos crticos
por la formula general
Los puntos crticos son: 11.0646 y 7.3337 Aplicando la segunda
derivada y reemplazando datos se tiene:
Y = 0.01908 X 0.17552
Y = 0.01908 (11.0646) 0.17552
Y = 0.03559 (mnimo)
Y = 0.01908 (7.3337) 0.17552
Y = - 0.03559 (mximo)
Por consiguiente, reemplazamos en la ecuacin de la curva:
Y = 0.00318 (7.3337) 3 + (-0.08776) (7.3337) 2 + 0.77412
(7.3337) + (-0.26651) Y = 1.9449 Interpretacin: Matemticamente
El contenido ptimo de humedad es = 7.3337 %
La densidad seca mxima es = 1.9449 g/cm3
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V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. CONCLUSIONES
La densidad seca mxima del suelo grficamente es 1.944 g/cm3
El contenido ptimo de humedad del suelo grficamente es 7.80
%
La densidad seca mxima del suelo analticamente es 1.9449
g/cm3
El contenido ptimo de humedad del suelo analticamente es 7.3337
%
La densidad seca de un suelo siempre ser menor que la
densidad
hmeda del mismo suelo
La densidad hmeda o natural del suelo puede variar dependiendo
del
contenido de humedad del suelo.
Los resultados grficos y analticos tiene mnima diferencia con
respecto a
la densidad seca mxima, pero si se llega apreciar una diferencia
a
considerar con respecto al contenido de humedad
Al momento de realizar el ensayo, se debe de verificar que la
energa
transmitida por el pisn para realizar la compactacin debe ser lo
ms
correcta cumpliendo con el procedimiento, caso contrario el
ensayo seria
fallido.
2. RECOMENDACIONES
Se recomienda tener los equipos calibrados.
Se recomienda siempre realizar cuatro ensayos para poder
graficar la
curva de compactacin
Este mtodo solo es recomendable para suelos que tienen 30%
menos
en peso de sus partculas retenidas en el tamiz de 3/4 pulg (19,0
mm).
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VI. ANEXOS
1. PANEL FOTOGRFICO
PREPARACIN DE LA MUESTRA COMPACTACIN DE LA MUESTRA DE SUELO
REGISTRO DE PESO, MOLDE + MUESTRA REGISTRO DE PESO, PESO SECO
MUESTRA