cuarto informe suelos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILDEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA

OBJETIVOS

Este ensayo abarca los procedimientos de compactación usados en Laboratorio, para determinar la relación entre el contenido de Agua y Peso Unitario Seco de los suelos (curva de compactación) compactados en un molde de 4 o 6 pulgadas de diámetro con un pistón de 10 lbf (44.5N) que cae de una altura de 18 pulgadas produciendo así una Energía de compactación de 56 000 lb-pie/pie3.

FUNDAMENTO TEORICO

Laboratorio de Mecánica de Suelos I 1


La compactación es el proceso realizado generalmente por medios mecánicos,

por el cual se produce una densificación del suelo, disminuyendo su relación de

vacíos. El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades

geotécnicas del suelo, de tal manera que presente un comportamiento

mecánico adecuado.

Curva de compactación

VENTAJAS: Aumento de resistencia y capacidad de carga.

Reducción de la compresibilidad.

Disminución de vacíos.

Mejora el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo.

Incremento de estabilidad de taludes de terraplenes.

Para clasificar e identificar los suelos.

APLICACIÓN Terraplenes para caminos y ferrocarriles.



Cortinas para presas de tierra.

Diques.

Pavimentos.

Mejoramiento de terreno natural para cimentación.

COMPACTACIÓN DE SUELOS EN LABROTARIO UTILIZANDO UNA ENERGÍA MODIFICADA – PROCTOR MODIFCADO

Este ensayo se aplica sólo para suelos que tienen 30 % o menos en peso de

sus partículas retenidas en el tamiz de ¾” pulg.

Para este ensayo se proporciona 3 métodos alternativos. El método usado

debe ser indicado en las especificaciones del material a ser ensayado. Si el

método no está especificado, la elección se basará en la gradación del

material.

Según el ASTM D 1557 Proctor modificado, las variables a usar son:

Ec = Energía de Compactación = 56,250 Lb.ft/ft3.

W = Peso del martillo = 10 lb

h = Altura de caída del martillo = 18 pulgadas

N = Número de golpes por capas = depende del molde

n = Número de capas = 5

V = volumen del molde cm3 = depende del método de prueba

Suelo y Molde a Utilizar Método A Método B Método C Pasa la malla No. 4. Pasa la malla 3/8” Pasa la malla ¾”.

Molde 4 Pulg.diam. Molde 4 pulg. Diam. Molde 6“ pulg. diam

V = 1/30 pie 3 V = 1/30 pie3 V = 1/13.3 pie3

N = 25 golpes/capa N = 25 golpes/capa N = 56 golpes/capa

APARATOS:



- MOLDES: Los moldes deben ser cilíndricos hechos de materiales

rígidos de dos tipos de diámetro (4 y 6 pulgadas), esto se determinará

según el tipo de suelo a usar.

- PISÓN O MARTILLO: Un pisón operado manualmente o

mecánicamente.

- EXTRACCIÓN DE MUESTRAS: Puede ser una gata, estructura u otro

elemento mecánico adaptado con el propósito de extraer los

especímenes compactados del molde (opcional).

- BALANZA: De aproximación un gramo.

- HORNO DE SECADO. - REGLA: De preferencia metálica y no menor que 10 pulgadas.

- TAMICES O MALLAS.- HERRAMIENTAS DE MEZCLA: Diversas herramientas tales como

cucharas, mezclador, paleta, espátula, botella de spray, etc. O un

aparato mecánico apropiado para la mezcla completo de muestra de

suelo con incrementos de agua.



SELECCIÓN MÉTODO DE ENSAYO – Proctor Modificado

Aplicable a materia con 30% máximo retenido en tamiz ¾”.

Si el material tiene más del 55 en peso de tamaño mayor al utilizado en la

prueba, se debe corregir los resultados.



PROCEDIMIENTO DE ENSAYO.Secar el material si este estuviera húmedo, puede ser al aire libre o al horno.

Tamizar a través de las mallas 2”, ¾”, 3/8” y N°4 para determinar el método de

prueba.

Preparar la muestra, agregar agua y mezclar uniformemente. Cada punto de

prueba debe tener un incremento de humedad constante.

Colocar la primera capa en el molde y aplicarle 25 o 56 golpes seg[un el

método de ensayo. Completar las cinco capas.



La ultima cada debe quedar en el collarín de tal forma que luego pueda

enrasarse.

Enrasar el molde con una regla metálica quitando previamente el collarín.

Retirar la base y registrar el peso del suelo + molde.

Luego de pesado, extraer el suelo y tomar una muestra para el contenido de

humedad, como mínimo 500gr. para material granular tomada de la parte

central del molde.

Llevar las muestras al horno para determinar la humedad.

Repetir el procedimiento para un mínimo de 4 puntos compactados a diferentes

contenidos de humedad, dos de los cuales quedan en el lado seco de la curva

y los otros dos en el lado húmedo.

Determinar Ɣdma



en El límite de contracción se aplica en varias áreas geográficas donde el suelo

sufre grandes cambios de volumen entre el estado seco y el estado húmedo.

El límite líquido se puede utilizar para estimar asentamientos en problemas

de consolidación

La CONSISTENCIA de un suelo es la relativa facilidad con la que puede ser

deformado y depende de un contenido de humedad determinado. Para los

suelos cohesivos se definen cuatro estados de consistencia:

Sólidos

Semisólidos

Plástico

Líquido

Las fronteras entre tales estados son los llamados límites de Atterberg.

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO:El procedimiento general consiste en colocar una muestra húmeda en la copa

de Casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el número de golpes

requeridos para cerrar la ranura.

Si el número de golpes es exactamente 25, el contenido de humedad de la

muestra es el límite líquido.

El procedimiento estándar es efectuar por lo menos tres determinaciones para

tres contenidos de humedad diferentes, se nota el número de golpes y su

contenido de humedad. Luego se grafican los datos en escala semilogarítimica

y se determina el contenido de humedad para N = 25 golpes.

EQUIPOS:



Copa de casagrande Taras, espátula, acanalador

Recipientes para mezclado Balanza aprox 0.01 g

Se muestra un esquema de la Copa de Casagrande y Acanalador para suelos cohesivos:



DESCRIPCIÓN:Copa de Casagrande: Dispositivo mecánico que puede ser operado

manualmente o con motor eléctrico:

Base: es una plataforma de caucho duro que permite el rebote de la

copa de bronce. La parte inferior está conformada de un caucho que

aísla la plataforma de base y la superficie de trabajo.

Copa de Bronce: su peso incluido el manubrio debe estar entre 185 y

215 gr,

Leva: diseñada para levantar la copa suave y continuamente hasta su

máxima altura, sobre una distancia de por lo menos 180° de rotación de

leva, sin desarrolla velocidad en la copa en el momento de caída.

PROCEDIMIENTO:



Preparar la muestra seca, disgregándola con el mortero y pasarlo por la

malla N° 40 para obtener una muestra representativa de unos 250 gr

aproximadamente.

Colocar el suelo pasante malla N° 40 en una vasija de evaporación y añadir

una pequeña cantidad de agua, dejar que la muestra se humedezca.

Mezclar con ayuda de la espátula hasta que el color sea uniforme y

conseguir una mezcla homogénea. La consistencia de la pasta debe ser

pegajosa.

Se coloca una pequeña cantidad de masa húmeda en la parte central de la

copa y se nivela la superficie.

Luego se pasa el acanalador por el centro de la opa para cortar en dos la

pasta de suelo.



La ranura debe apreciarse claramente y que separe completamente la

masa del suelo en dos partes.

La mayor profundidad del suelo es la copa debe ser igual a la altura de la

cabeza del acanalador ASTM.

Si se utiliza la herramienta Casagrande se debe mantener firmemente

perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de la

ranura sea homogénea.

Poner en movimiento la cazuela con ayuda de la manivela y suministrar los

golpes que sean necesarios para cerrar la ranura en 12.7 mm (1/2”).

Cuando se cierra la ranura de ½”, registrar la cantidad de golpes y tomar

una muestra de la parte central para la determinación del contenido de

humedad.



Este proceso se repite nuevamente con tres muestras más para lograr

cuatro puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos

de golpes son los recomendados:

40 a 30 golpes:

25 a 30 golpes.

20 a 25 golpes.

20 a 15 golpes.

Variables:- Cantidad de suelo utilizado.

- Velocidad a la cual se dan los golpes, son dos golpes por segundo.

- Tiempo de reposo del suelo en la copa antes de comenzar la cuenta de

golpes.

- Limpieza de la copa dantes de colocar la masa de suelo para el ensayo.

- Humedad del laboratorio y rapidez con la que se hace el ensayo.

- Tipo de material utilizado como base del aparato o sea superficie contra

la cual se debe golpear la cazuela, debe ser caucho duro o similar.

- Calibración de la altura de caída de la copa, debe ser 1 cm.

- Tipo de acanalador utilizado para hacer la ranura.

- Condición general del aparato del límite líquido: pasadores desgastados,

conexiones que no estén firmemente apretadas, etc.

Se adjunta la hoja de cálculos en el presente informe, y en las conclusiones se encuentra los resultados requeridos.



LÍMITE PLÁSTICO:El límite plástico es la humedad correspondiente en el cual el suelo se cuartea

y quiebra al formar pequeños rollitos o cilindros pequeños.

Conjuntamente con el límite líquido, el límite plástico es usado en la

identificación y clasificación de suelos.

EQUIPOS:Balanza, con sensibilidad a 0.01gr.

Placa de vidrio esmerilado de por lo menos 30 cm de lado, de forma cuadrara

por cm de espesor.

Horno capaz de mantener la temperatura a 110 + 5°C.

Espátula de acero inoxidable.

Cápsula de evaporación para el mezclad, puede ser de porcelana, vidrio o

plástico.

Taras numeradas.

Vidrio esmerilado Vasija de evaporación, taras, espátula para mezclado

Procedimiento:



Se trabaja con el material preparado para el límite líquido se toma

aproximadamente 20 gr.

Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia

a la cuál puede enrollarse sin que se pegue a las manos esparciéndolo y

mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio.

El rollito debe ser adelgazado en cada movimiento hasta que su diámetro sea

de 3.2 mm (1/8 pulg.)

La prueba continúa hasta que el rollito empieza a rajarse y tiende a

desmoronarse.

Una vez que se ha producido el límite plástico se debe colocar el rollito en un

recipiente de peso conocido y se pesa para determinar el contenido de

humedad.

Seguidamente se vuelve a repetir la operación tomando otra porción de suelo.

El límite plástico es el promedio de ambas determinaciones.



RELACIÓN ENTRE EL GRADO DE EXPANSIÓN Y EL LÍTE LÍQUIDO SEGÚN

DAKSHANAMURTHY Y RAMAN (1973)

LÍMITE LÍQUIDO (%) GRADO DE EXPANSIÓN00-2020-3535-5050-7070-90Mayor que 90

No hay hinchamiento

Bajo hinchamiento

Hinchamiento medio

Alto hinchamiento

Hinchamiento muy alto

Hinchamiento extra alto

RELACIÓN ENTRE EL POTENCIA DE HINCHAMIENTO Y EL ÍNDICE DE

PLASTICIDAD SEGÚN SEED, WOODWARD Y LUDDGREN (1962)

ÍNDICE PLÁSTICO POTENCIAL DE HINCHAMIENTO00-1510-3520-5535 O MÁS

Bajo hinchamiento

Hinchamiento medio

Alto hinchamiento

Hinchamiento muy alto




LÍMITE DE CONTRACCIÓN:Es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción

adicional de volumen o contracción en el suelo.

Los cambios en el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la

humedad correspondiente al límite de contracción.

Donde:

LC : Límite de contracción ( % ) .

ω : Contenido de humedad del suelo al momento del ensayo

V : Volumen del suelo húmedo .

Vo : Volumen del suelo seco.

Wo : Peso de suelo seco (pastilla) .

γw : Densidad del agua (1.0 gr/cm3) .

EQUIPOS Y MATERIALES Cápsula de contracción.

Plato de evaporación

Recipiente volumétrico de vidrio para medir la cantidad de volumen que

ocupa el suelo Espátula

Placa plástica con tres apoyos.

Probeta graduada de 25 ml. y graduada cada 0.2 ml.

Balanza con sensibilidad de 0.1 gr.

Tamiz N°40

Mercurio.

Grasa lubricante



Equipo Básico Probeta y mercurio

Procedimiento:

- Se utiliza suelo pasado por la malla N° 40, se amasa y se lleva a un

contenido de humedad similar o algo superior al límite líquido.

- Recubrir el interior de la cápsula de evaporación con una capa fina de

grasa.

- Llenar la cápsula de evaporación en tres capas. Compactar cada capa

dando golpes suaves sobre una superficie firme para eliminar las

burbujas de aire.

- Luego de completar la tercera capa, se enrasa utilizando la espátula.



- Se topa el peso de la cápsula con el suelo húmedo para determinar el

contenido de humedad y se lleva al horno.

- Se deja secar en el horno a temperatura estándar.

- Luego del secado se retira y se halla el peso seco. Se puede observar la

variación del volumen por secado.

- Luego se debe determinar el volumen de la muestra de suelo seca. Se

utiliza el desplazamiento de mercurio.

- Se coloca la pastilla de suelo sobre un recipiente enrasado con mercurio

y se introduce con la ayuda de una placa plástica de tres puntas. Se

recoge en un recipiente el volumen de mercurio desplazado.



- El volumen desplazado por el suelo se recoge con ayuda de un

recipiente y se coloca en la probeta graduada para determinar su

volumen.

- Luego determinar el volumen inicial que serpa igual al volumen de la

cápsula. De igual forma se vierte el mercurio dentro de la cápsula, se

coloca luego en la probeta para hacer la lectura correspondiente.



ASPECTOR DE SEGURIDAD EN EL USO DEL MERCURIO- El mercurio es una sustancia tòxica, por lo tanto se evitará el contacto

con la piel.

- Almacenar el mercurio en contenedores sellados a prueba de roturas.

- Se realizarán los ensayos en ambientes bien ventilados para evitar la

inhalación de vapor de mercurio.

- Tratar de minimizar los derrames en el ensayo.

- Se limpiarán los derrames rápidamente para evitar su evaporación en el

ambiente.

- Se desecharán los materiales contaminados incluyendo la torta de suelo

seco de manera segura.




CONCLUSIONES Para el análisis del límite líquido al momento de interpolar mediante una

recta los puntos dados, se encontró que para los 25 golpes el contenido

de agua en % fue 34.3 %, en tanto se encontró que el límite liquido es

34.3 %.

Según Dakshanamurthy y Ramanse presenta un grado de expansión

con bajo hinchamiento ya que el límite líquido es 34.3%.

Mientras que según Seed, Woodward y Luddgren se presenta un

potencial de hinchamiento Medio.

Ya que el límite plástico es el promedio de las humedades de ambas

determinaciones, entonces el límite plástico será: 27.5 %

El índice de plasticidad es la diferencia entre el límite líquido y el límite

plástico, entonces dicho índice será: 6.8%

El límite de contracción obtenido es 14.2 %.

Mientras que larelación de contracción es: 1.9



RECOMENDACIONES Se recomienda limpiar bien la copa de casagrande antes y

después del uso de cada ensayo (en total son cuatro).

Evitar el contacto con la piel para el uso del mercurio.

No presionar fuerte la muestra del suelo al momento de hacer los

rollitos, sino girarlo ligeramente para obtener el ejemplar deseado.


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