Ensayo de relacion humedad - densidad en suelos y ensayo de densidad de campo (metodo de arena otawa)

       Universidad Nacional Experimental Del Táchira[pic 1]

Vicerrectorado Académico

Decanato De Docencia

Departamento De Ingeniería Civil

Laboratorio de Suelos

Ensayos:   ENSAYO DE RELACION HUMEDAD - DENSIDAD EN SUELOS Y  ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO (METODO DE ARENA OTAWA)        

Profesor:

Manuel Paredes

Integrantes:

Zambrano Betty C.I. 26.290.705

San Cristóbal, marzo 2023

INTRODUCCION

Estos ensayos tienen por finalidad determinar la relación humedad-densidad de un suelo compactado en un molde normalizado mediante un pisón de masa normalizada, en caída libre y con una energía específica de compactación.

La compactación se define como el proceso mecánico mediante el cual se disminuye la cantidad de vacíos  en una masa de suelo, obligando a sus partículas a un contacto más íntimo entre sí, es decir, a un aumento de la densidad de un material determinado. El suelo tiene una humedad higroscópica, Las variables determinantes de la compacidad que se pueda lograr en un determinado material, son la humedad que posee el suelo y el nivel de energía en la compactación.

En la década de los años 30, R.R. Proctor desarrolló un método estandarizado para determinar el contenido de humedad óptimo y la correspondiente DMCS. Hoy, la AASHTO ha estandarizado mucho más el método desarrollado por Proctor en el llamado ensayo Proctor estándar y además ha introducido el ensayo  Proctor modificado, debido a una mayor envergadura de las estructuras proyectadas, que requieren una mayor capacidad de soporte del suelo, para soportar las cargas y limitar los asentamientos. El ensayo consiste en compactar en un molde de volumen conocido muestras de un mismo suelo, pero con distinta s humedades y con la misma energía de compactación. Se registran las densidades secas y el contenido de humedad de cada molde, La aceptación de un nivel de energía trae consigo la existencia de un procedimiento de laboratorio asociado.

Este tipo de ensayos es aplicable a suelos con un porcentaje de finos menor que 0,074 mm. (tamiz Nº 200 ASTM) igual o mayor que 12%. Para suelos con porcentaje menor, también es aplicable le, siempre y cuando presenten una curva con un máximo bien definido. De no ser así, se recomienda determinar además la densidad máxima por el método de la densidad relativa e informar los resultados de ambos ensayos. Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el «Ensayo Proctor Normal», y el «Ensayo Proctor Modificado». La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía utilizada, debido a una mayor masa del pisón y mayor altura de caída en el Proctor modificado.

ENSAYO DE RELACION HUMEDAD (METODO PROCTOR)

Objetivo

• Definir una  combinación para que la densidad arroje un valor alto
•  lograr compactar al suelo a la densidad estándar y se garantice la estabilidad de ese suelo
• Determinar la relación densidad seca – humedad de compactación de los materiales a utilizar para el control de calidad de la compactación.
• Obtener la densidad máxima del suelo
• Obtener la humedad optima del suelo
• Lograr  el mejoramiento de las propiedades mecánicas del suelo.

MARCO TEORICO

• COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS

La compactación de los suelos, es un proceso mecánico, dinámico o estático de reducción de los espacios vacíos en éstos, mediante la expulsión del aire contenido en dichos espacios, incrementándose por otra parte, el peso volumétrico de la masa del suelo, con lo que se logra:

• Establecer un contacto más firme entre las partículas, haciendo a la masa del suelo más estable y resistente
• Aumentar su capacidad de soporte
• Disminuir su permeabilidad

• DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE CAMPO:

Consiste en determinar, los pesos volumétricos húmedo y seco, así como, el contenido de humedad de un suelo en el sitio, bien en su condición natural o en su condición compactada, para así compararlo, con el máximo teórico obtenido en laboratorio.

Entre los métodos de obtención, tenemos los tradicionales en los cuales se requiere la extracción de una muestra de suelo (destructivos) y los modernos que utilizan tecnología computarizada, que no requiere la extracción del material (no destructivos).

• HUMEDAD ÓPTIMA DE COMPACTACIÓN.

Al momento de construir cualquier tipo de edificación, es de suma importancia que el suelo posea una cantidad óptima de humedad, ya que es muy complicado trabajar con el material en un suelo con poco contenido de agua, debido a la escasa lubricación de las partículas para reorganizarse en un estado más denso. Además de que las partículas no poseerán la cohesión necesaria para quedarse en el lugar dónde se haya asentado. La suma de agua hace más efectiva la cohesión y lubricación; el exceso de la misma puede provocar saturación. Un buen ejemplo es cuando se construye un castillo de arena en la playa, la humedad de la arena facilita la cohesión necesaria para su edificación. En cambio, Construir el mismo castillo en un desierto, es poco favorable debido a la aridez de la arena desértica.

• CURVA DE COMPACTACIÓN

         Primera prueba publicada en compactación de suelos, fue el “Método de Impactos del estado de california”, en la cual se presenta un procedimiento para investigar “in situ”, la densidad seca de los agregados pétreos compactados, y la preparación de la curva de densidad seca versus el contenido de humedad

• CURVA DE COMPACTACIÓN PROCTOR

Ralph R. Proctor comenzó a realizar importantes investigaciones, que hicieron posible muchas de las técnicas de uso actual y en cuya metodología, se intenta reproducir al menos teóricamente en laboratorio, las condiciones de compactación de campo.

• PRUEBA PROCTOR ORIGINAL

La prueba consiste en compactar el suelo en tres (3) capas, dentro de un molde de dimensiones y forma especificadas, por medio de golpes de un pisón, también especificado, que se deja caer desde una altura prefijada, PRUEBA “PROCTOR ORIGINAL” (AASHTO T99 Y ASTM D698).

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ENSAYO DE COMPACTACIÓN, MÉTODO PROCTOR MODIFICADO:

Debido al rápido desarrollo de los equipos de compactación comercialmente disponibles, la energía específica de compactación de la Prueba Proctor Estándar, no lograba representar en forma adecuada las compactaciones mayores que podían lograrse con dichos equipos. Esto condujo a la modificación de la prueba, aumentando la energía de compactación a 56.250 lbf x pie/pie3, lo cual se logró incrementando el número de capas a cinco, el peso del pisón a 10 libras-fuerza y su altura de caída a 18 pulgadas (1,50 pies). Esta nueva prueba se denominó, Prueba Proctor Modificada (2) (AASHTO T 180 y ASTM D 1557).

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PROCEDIMIENTO MÉTODO ESTANDAR

Se coloca una capa y se deja caer libremente el martillo sobre cada capa sobre él colocada en el molde de compactación dando primero una barrida alrededor de la muestra y luego comienza a compactar con círculos

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      Círculos concéntricos hasta cumplir el ciclo de 25 golpes por capa, esto nos define la denominada energía de compactación, esa energía específica de compactación es igual al número de golpes por capa.

La energía especifica de compactación, viene dada por:

Ee = (N x n x W x h)/v;

Ee = Energía específica (12.375 lbf x pie/pie3).

N = Nº de golpes por capa (25).

n = Nº de capas de suelo (3).

W = Peso del pisón (5,5 lbf).

h = Altura de caída libre del pisón (1 pie = 12 pulgadas).

V = Volumen del suelo compactado (1/30 pie3 ≈ 943,94 cm3)

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PROCEDIMIENTO MÉTODO MODIFICADO

Según la granulometría del material a estudiar, la Prueba Proctor Modificada se subdivide en tres métodos:

Método A: se utiliza cuando el retenido en el tamiz Nº 4, del suelo analizado, sea menor o igual al 20%.

Método B: cuando el retenido en el tamiz Nº 4, sea mayor del 20%, pero con un retenido en el tamiz 3/8” menor o igual al 20%.

Método C: se utiliza cuando el retenido en el tamiz Nº 3/8”, del suelo analizado, sea mayor del 20%, pero con un retenido en el tamiz 3/4” menor o igual al 30%

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Dibujo de la Curva de Saturación:

La curva de saturación, se obtiene calculando los pesos volumétricos secos suponiendo el suelo saturado [Ɣd (sat)]. Es decir, que con el contenido de humedad para el punto analizado, se llenan todos los vacíos de la masa del suelo.

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