MECNICA DE SUELOS

TEMA:

DENSIDAD DE CAMPO Y

COMPACTACION TIPO PROCTOR

2015-I

Densidad de Campo:

Introduccin:

Los ensayos en el campo pueden ser destructivos o no destructivos. Los ensayos

destructivos comprenden la excavacin y remocin de parte del material de relleno,

mientras que los ensayos no destructivos determinan indirectamente el peso unitario y el

contenido de agua del relleno y tan solo dejan un pequeo agujero en el terreno.

Durante la prctica se desarrollar el ensayo del cono de arena.

-Mtodo del cono de arena:

Un agujero es excavado manualmente en el suelo a ser ensayado y todo el material

extrado del hueco es depositado en un recipiente. El hueco se llena con arena de

densidad conocida que cae libremente a travs de un cono y de esta manera se

determina el volumen.

La densidad hmeda in situ se determina dividiendo la masa hmeda del material

removido entre el volumen del hueco. La humedad del material se determina mediante

los mtodos usuales y con estos datos se calcula la densidad seca del material

Equipos a ser empleados:

- Cono, de dimensiones estndar, que asegura un flujo constante y reproducible de arena.

- Contenedor de arena, de gran tamao y debe poseer una vlvula que para dejar pasar la arena.

- Plato base, para la calibracin previa de la arena a usar.

- Arena de Ottawa, en adecuadas condiciones, limpia seca, densidad uniforme

- Horno.

- Balanza.

Procedimiento:

Se realiza de acuerdo a la norma ASTM D 1556-96.:

Se debe de pesar 5 kg. de arena de Otawa, una arena calibrada y especial con parmetros conocidos, para luego vaciarla a la botella y

posteriormente atornillar el cono a la botella.

Ubicar la zona en donde se realizar la excavacin para la determinacin de la densidad para nivelar en un cuadrado aprox. de 60 cm. de lado.

Colocar la placa sobre la superficie del suelo nivelado y enrasar

Excavar el suelo a travs de la perforacin de la placa base. La cavidad debe tener aproximadamente la misma profundidad que el molde

utilizado para calibrar la arena (10 a 15cm. aproximadamente).

El material extrado se ir almacenando en una bolsa. El volumen mnimo de la excavacin depender del tamao mximo de la partcula.

Colocar la botella con el cono invertido en la perforacin de la placa base. Abrir rpidamente la vlvula del cono y dejar que la arena llene la

cavidad del suelo, la perforacin en la placa base y el cono.

Cerrar la vlvula e invertir el recipiente.

Extraer la arena de la cavidad. Recuperar la porcin de arena que no se haya ensuciado.

Depositar la arena que queda en la botella en una bolsa.

Pesar el suelo de la perforacin contenido en la bolsa. Tomar 100gr. de material hmedo para determinar el contenido de humedad.

Pasar el material por el tamiz #4, 3/8, o , lavar la fraccin retenida y determinar su peso seco. Emplear el valor de Gs que se indique en el

momento de la prctica.

Resultados:

En la siguiente tabla se muestran los datos recogidos durante el ensayo y los

clculos realizados para determinar, en primer lugar, la densidad hmeda

DENSIDAD DE CAMPO

PESO DEL FRASCO + ARENA gr 6124

PESO DEL FRASCO + ARENA QUE QUEDA gr 1460

PESO DE ARENA EMPLEADA gr 4664

PESO DE ARENA EN EL CONO gr 1410

PESO DE ARENA EN EXCAVACIN gr 3254

DENSIDAD DE LA ARENA (g/cm3) 1.39

VOLUMEN DE MATERIAL EXTRADO (cm3) 2341.01

PESO DEL RECIPIENTE + SUELO + GRAVA gr 4899

PESO DEL RECIPIENTE gr 0

PESO DEL SUELO + GRAVA gr 4899

PESO RETENIDO EN EL TAMIZ gr 872

PESO ESPECFICO DE GRAVA gr/cm3 2.67

VOLUMEN DE GRAVA cm3 326.59

PESO DE FINOS gr 4027

VOLUMEN DE FINOS cm3 2014.42

DENSIDAD HMEDA gr/cm3 2.00

Despus de haber pasado las muestras por el horno, se determinan el contenido de

humedad y la densidad seca, para luego, con los resultados del ensayo proctor,

hallar el grado de compactacin. Los datos, clculos y resultados se muestran en la

siguiente tabla:

CONTENIDO DE HUMEDAD

PESO DEL RECIPIENTE gr 36.7

PESO DEL RECIPIENTE + SUELO HMEDO gr 152.8

PESO DEL RECIPIENTE + SUELO SECO gr 150.8

PESO DEL CONTENIDO DE AGUA gr 2

PESO DEL SUELO SECO gr 114.1

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 1.75

DENSIDAD SECA gr/cm3 1.97

MXIMA DENSIDAD PRCTOR (g/cm3) 2.45

PTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD

PRCTOR (%) 5.7

GRADO DE COMPACTACIN (%) 80.41

Este mtodo de ensayo se usa para determinar el peso unitario (densidad) de los

suelos en el terreno.

Tomar decisiones de acuerdo a tipos de de informacin que se obtengan en estos

laboratorios para adquirir experiencia cuando se este realizando una obra de gran

magnitud

De no calcularse bien el grado de compactacin, se pueden dejar espacios libres

al realizar la compactacin, el cual nos puede llevar a futuras rajaduras y fisuras

sobre el terreno, entre otras consecuencias.

Compactacin tipo Proctor:

Introduccin:

El suelo, con un contenido de humedad seleccionado, se coloca en capas dentro de un

molde de dimensiones determinadas. Cada capa es compactada por un cierto nmero de

golpes realizados mediante el empleo de un martillo con peso y altura de cada

estandarizada. Se calcula la densidad seca resultante y se repite el procedimiento con

distintos contenidos de humedad, un nmero suficiente de veces como para establecer la

correlacin entre la densidad seca obtenida y la humedad del suelo. Estos datos

graficados, representan la curva de compactacin. A partir de la curva de compactacin

pueden obtenerse los valores de mxima densidad seca y humedad ptima.

La energa, representada por el nmero de capas, el peso y la altura de cada del martillo

definir si se trata de un ensayo de tipo estndar o modificado, mientras que el numero

de golpes por capa y las dimensiones del molde, definidas por el tipo de suelo a ensayar,

indicarn si se trata de un ensayo tipo A, B o C.

Para el desarrollo del presente informe se realiz el ensayo tipo proctor modificado,

para este mtodo de ensayo solo se aplica a aquellos suelos que tienen 30% o menos de

partculas en la malla

Equipos a ser empleados:

- Moldes, de 4 o 6, dependiendo del procedimiento que se va a utilizar.

- Martillo de compactacin, para este caso de 10 lb.

- Horno

- Balanza

-

- Mallas, #4, 3/8, 3/4", para verificar qu procedimiento se debe seguir, segn por cual malla pase el material.

Procedimiento:

Se realiza de acuerdo a la norma ASTM D 1557 que es del ensayo Proctor

Modificado, en este caso de tipo C.

No reutilizar muestras de suelo que hayan sido previamente compactadas en laboratorio.

Se prepara las muestras con una cantidad de suelo que va depender del mtodo a utilizar, en este caso el mtodo C, con un contenido de humedad ptimo

estimado.

Una ves que se tiene el primer contenido de humedad ptimo estimado se seleccionan contenidos de humedad para el resto de los especmines de modo de

proveer por lo menos 2 por encima y 2 por debajo del ptima estimado,

espaciados aproximadamente 2%.

Emplear aproximadamente 6kg. de suelo para el mtodo C.

Pesar y registrar la masa del molde de compactacin, determinar su volumen promedio.

Ensamblar y asegurar el molde a la base. El molde debe descansar en una superficie uniforme y rgida.

Compactar el espcimen en 5 capas, cada capa debe tener casi el mismo espesor.

Aplastar el suelo con el martillo 25 veces, cada golpe con la altura adecuada.

Para la ltima capa, se coloca el collarn de extensin a fin de facilitar el procedimiento de compactado. La cantidad de suelo utilizado debe ser tal que la

ltima capa se extienda ligeramente hasta el collar, pero sin exceder por encima del molde.

Finalizada la compactacin, se retira el collar y la base, remover el suelo excedente y determinar y registrar el peso del molde con el suelo compactado.

Obtener un espcimen de humedad usando todo el suelo o una porcin representativa.

Determinar y registrar el peso de una cpsula de secado.

Colocar el espcimen hmedo en la cpsula de secado.

Colocar la cpsula en el horno y dejarlo secar aproximadamente 16 horas, luego de esto, pesar la muestra cada hora para verificar que se haya llegado a un peso

constante.

Transcurrido este tiempo retirar la cpsula del horno y dejar enfriar ligeramente la cpsula de modo que sea fcilmente manipulable.

Determinar el peso de la cpsula con el material secado en horno, usando la misma balanza que en los casos anteriores y registrar el valor.

Repetir el procedimiento para cada humedad.

Resultados:

A continuacin se encuentran los datos tomados para la determinacin de la

densidad hmeda:

ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO METODO C

1 2 3 4

VOLUMEN DEL MOLDE cm3 936 936 936 936

PESO DEL MOLDE gr 4188 4188 4188 4188

PESO SUELO HUMEDO + MOLDE gr 5957 6171 6312 6241

PESO DEL SUELO HUMEDO

COMPACTADO gr 1769 1983 2124 2053

DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO gr/cm3 1.89 2.12 2.27 2.19

En la tabla siguiente se muestran los datos y clculos hechos para la determinacin

del contenido de humedad y la densidad seca:

CONTENIDO DE HUMEDAD 1 2 3 4

CAPSULA

16 25 01 38

PESO SUELO HUMEDO +

CAPSULA gr 128.2 105.7 171.7 112

PESO SUELO SECO + CAPSULA gr 126.2 104 161.4 109.7

PESO DE LA CAPSULA gr 38.2 36.9 36.6 35.2

PESO DEL AGUA gr 2 1.7 10.3 2.3

PESO DEL SUELO SECO gr 88 67.1 124.8 74.5

CONTENIDO DE HUMEDAD % 2.3 2.5 8.3 3.1

DENSIDAD DEL SUELO SECO gr/cm3 1.85 2.07 2.10 2.12

Mxima densidad seca = 2.45 gr/cm3

Humedad optima = 5.7%

Por medio de este ensayo se pretende obtener un dato terico de la relacin entre la

humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde la cual ayudar a

obtener en un futuro un grado de compactacin siendo est relacionada con lo

anteriormente dicho respecto al terreno

Posibles errores:

Como el ensayo de compactacin se realiz por los mismos alumnos en el

laboratorio, el impacto del martillo sobre el suelo no fue el ms adecuado debido

a que cada uno realizaba los golpes con el martillo a diferentes alturas dentro

del molde de compactacin. Adems se compactaba desproporcionadamente la

muestra.

No se controlaba adecuadamente el contenido de humedad que se le agregaba

en cada repeticin a la muestra

Siempre que se termina de compactar la muestra nunca quedaba parejo, por tal

motivo, a fin de cada ensayo se tena que rasar la superficie de la muestra y esto

produca ciertos vacos que influye en los clculos del ensayo.

Conclusiones

El ensayo Proctor se realiza a travs de un martillo de compactacin, por lo que se recomienda que una sola persona maneje el instrumento, de esta forma se

garantiza que la compactacin sea lo ms homognea posible.

La compactacin consiste en someter presiones, por medio de golpes, al suelo para que este expulse el aire que se encuentre atrapado en sus poros.

Al compactar un suelo estamos modificando a su vez las propiedades mecnicas de ella, tales como la permeabilidad, la resistencia a la fuerza cortante, el peso

especfico, entre otros.

Al momento de realizar los golpes con el martillo, se debe garantizar que se llegue a la altura adecuada en cada golpe para garantizar una compactacin

homognea.