Laboratorio N°2-Mecánica de Suelos

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Laboratorio N°2-Mecánica de Suelos

Facultad de Ingeniería Civil

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GUÍA DE LABORATORIO

ENSAYO PROCTOR MODIFICADO

NORMA ASTM D1557

ELABORACIÓN:

M.Sc.Ing. LUISA ESTHER SHUAN LUCAS

Jefa del laboratorio LMS-FIC-UNI

Ing. DANIEL JESÚS BASURTO RAVICHAGUA

Responsable técnico LMS-FIC-UNI

Documento para uso académico, no puede ser reproducido, modificado o proporcionado a terceros sin la autorización expresa de los autores.

1. OBJETIVO

Determinar la relación entre el contenido de humedad de remoldeo y la densidad seca del suelo compactado en un molde luego de aplicarle impactos con un pisón normalizado desde una altura de 18 pulgadas, que produce una energía de 56 000 ft-lbf/ft3 (2 700 kN-m/m3). Con los datos de compactación se determina el contenido de humedad con el cual el suelo alcanza su máxima densidad seca.

1. RESUMEN DEL MÉTODO

La compactación consiste en colocar el suelo en el molde de ensayo en 5 capas y aplicar en cada capa 25 o 56 golpes (dependiendo del método de ensayo) utilizando el pisón modificado, al finalizar la última capa se enrasa el suelo al volumen disponible del molde, se registra la masa y se determina la densidad del suelo compactado. El procedimiento se repite un mínimo de cuatro veces variando el contenido de humedad de la muestra.

El ensayo es aplicable a suelos que tienen un 30% o menos material retenido en el tamiz de ¾” (19.0 mm). Si el material contiene más del 5% en peso de tamaño mayor al utilizado en la prueba se debe corregir los resultados. De acuerdo a la granulometría del suelo se aplican tres métodos de prueba:

Método A: para suelos que pasan el tamiz N°4 Método B: para suelos que pasan el tamiz 3/8” Método C: para suelos que pasan el tamiz 3/4”

1. NORMAS DE REFERENCIA

ASTM D1557 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56 000 ft-lbf/ft3 (2 700 kN-m/m3)).

MTC E 115 Compactación de Suelos en Laboratorio Utilizando una Energía Modificada (Proctor Modificado)

NTP-339.141-1999 (Suelos) Método de Para La Compactación Del Suelo en Laboratorio utilizando una energía modificada (2700 Kn-m/m3 (56000 pie-lbf/pie3)

1. TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Esfuerzo Modificado: Es el término aplicado para el esfuerzo de compactación de 56 000 lb- pie/pie3 aplicado por el equipo y procedimientos de ensayo.

Máxima Densidad Seca (MDS): Máximo valor definido por la curva de compactación del ensayo usando el esfuerzo modificado.

Óptimo Contenido de Humedad (OCH): Es el contenido de agua al cual el suelo puede ser compactado al máximo peso unitario seco usando el esfuerzo de compactación.

Fracción gruesa: La fracción del total de la muestra que no se utiliza en el ensayo

Fracción fina: La fracción del total de la muestra usada en la compactación.

1. EQUIPOS E INSTRUMENTOS

• Horno de secado
• Balanzas con sensibilidad de 1g y 0.1g
• Pisón o martillo con una masa del pisón de 10 ± 0.02 lb-m, altura de caída de 18 ± 0.05 pulgadas.
• Molde de 4 pulgadas, molde de 4 ± 0.016 pulgadas de diámetro promedio interior, altura de 4.584

± 0.018 pulgadas y un volumen de 0.0333 pie3.

• Molde de 6”, molde de 6 ± 0.026 pulgadas de diámetro promedio interior, altura de 4.584 ± 0.018 pulgadas y un volumen de 0.075 pie3.
• Tamices o mallas de 3/4”, 3/8” y N°4
• Regla metálica[pic 3]

Equipo de Compactación

1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA DE ENSAYO

• Si el material está demasiado húmedo secar al aire libre, en el caso de suelos arcillosos con trozos o suelos granulares con matriz cohesiva, desmenuzar cuidadosamente, sin alterar la granulometría
• Si no dispone de los datos de gradación realice el zarandeo para aproximar los porcentajes de material retenidos en las mallas ¾”, 3/8”, N°4 y el material pasante la malla N°4 de la muestra, a fin de seleccionar el método de ensayo.
• Determinar las masas de cada fracción y calcule el porcentaje parcial retenido respecto a la masa total.
• Realizar los cálculos y determinar los porcentajes acumulados retenidos en las mallas ¾”, 3/8” y N°4. Determine el método de ensayo y el molde a utilizar según la tabla N°1.

Tabla 1 Determinación del método de ensayo Fuente: ASTM D1557

De acuerdo al método de ensayo determinado, la compactación se efectuará de acuerdo a las condiciones indicadas en la Tabla N°2

Tabla 2 Componentes de la Energía de compactación

1. EJECUCIÓN DEL ENSAYO

• Preparar 4 o 5 muestras de aproximadamente 6 kg para el método “C” y de 3 kg para el método “A” o “B”.
• Agregar agua y mezclar verificando que la humedad se distribuya uniformemente. La humedad del primer punto será la apropiada de acuerdo al tipo de suelo, así como los incrementos de humedad a aplicar en las otras muestras.
• Seleccione los contenidos de humedad para el resto de las muestras para proporcionar por lo menos dos especímenes húmedos y dos especímenes secos con respecto al óptimo. El incremento de los contenidos de humedad será alrededor de 2% y no deben exceder del 4%.
• Pesar el molde a utilizar sin collarín, anotar su masa y volumen. Colocar la base y collarín, apoyar en un cimiento rígido y uniforme sin permitir que haya balanceo.
• Colocar la muestra en cinco capas de aproximadamente igual espesor en el molde, Compactar cada capa aplicando 25 golpes para los métodos “A” y “B”, en caso del método “C” aplicar 56 golpes por capa, con el pisón que se deja caer libremente de una altura de 18 pulgadas. Los golpes deben ser distribuirse cubriendo toda el área de la muestra.
• Al compactar la quinta y última capa, el suelo se extiende ligeramente dentro del collarín, pero no debe exceder de ¼ pulgada (6 mm).
• Quitar el collar y enrasar cuidadosamente la parte superior del suelo compactado con una regla metálica.
• Determinar la masa del molde y suelo húmedo compactado, con aproximación al gramo.
• Remueva el suelo del molde y tome una muestra para el contenido de humedad, se puede utilizar todo el espécimen compactado o una porción representativa de las cinco capas compactadas utilizando una masa mínima de 2,500 g para el método C, 500 g para el método B y 100 g. para el método A, utilizar una balanza con precisión de 0.1 g y aproximar el contenido de humedad a 0.1%.
• Se repite los pasos anteriores para las siguientes muestras con el contenido de humedad seleccionado
• Una vez determinado el contenido de humedad de cada muestra, se determina la densidad seca de cada muestra compactada.

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Colocación de la muestra en el molde metálico.

Compactación del suelo con el pisón.

Regla metálica utilizada para enrasar el suelo.

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Patrón de compactación con el pisón en molde de 4 pulgadas (Fuente: ASTM D1557)

1. CÁLCULOS

Para cada una de las muestras compactadas calcular la densidad húmeda, el contenido de humedad y la densidad seca con las siguientes relaciones.

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