Inacap La Serena Ingeniería en Construcción Introducción a la Mecánica de Suelos
Determinación de Humedad y Densidad de un suelo compactado
Nombre Alumno (s): Kevin Aguilera Alfredo Zavala Jorge Chávez Marcos Olivier Nombre Profesor: Juana Godoy E. Fecha: 19 de Julio de 2011
Introducción Por medio de este ensayo se intenta obtener un antecedente teórico de la relación entre el peso unitario y la humedad de los suelos compactados en un molde, la cual ayudará a obtener un grado de compactación. Para la realización de este ensayo se utilizó material proveniente de la sede Inacap La Serena. Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material está sometido en la vida real, bajo una carga húmeda. En este informe se mostrará la relación entre la humedad y la densidad de un suelo compactado.
Método de compactación con Pisón Objetivo: El objetivo principal es determinar la relación entre la humedad y la densidad de los suelos compactados en un molde normalizado, con un Pisón de 2.5 kg que cae desde una altura de 305 mm. Con esta relación Humedad / densidad se podrá obtener una curva definida según los resultados de este ensayo. Elementos Utilizados:
Pisón Pala Carretilla Balanza Cámara fotográfica (para obtener registro de lo realizado) Brocha Recipientes Probetas (protor)
Desarrollo de la experiencia: Se tomo la muestra de suelo extraída la sede Inacap La Serena y se mezcló con agua en diferentes cantidades por carretilla (eran 5 carretillas); a éstas muestras cada grupo extrajo un porcentaje de tierra para así realizar el ensayo (proctor), el cual se realizo 5 veces, ya que eran 5 carretillas con diferentes grados de humedad. Cada ensayo constaba con un llenado de recipiente por capas (5 capas por recipiente), y por cada capa, se le daba 56 golpes con el pisón. Al compactar la ultima capa tenía que quedar un pequeño exceso de material por sobre el molde, para luego enrasar el molde con una regla al nivel del borde del molde (los agujeros que quedaron se rellenaron con material fino). Posteriormente se pesó el recipiente con la tierra compactada y se extrajo 2 muestras en recipientes menores para luego ser secados en el horno de secado. Nota: estos pasos están especificados en la norma Nch 1534/1.of79 (Ensayo proctor normal).
Registros A continuación mostraremos los datos registrados en cada paso:
Índice de Humedad (Lt)
Carretilla (n°)
0 1 1½ 2 3
1 2 3 4 5
Peso del Proctor: 7445 gr Diámetro:15 cm. Altura: 17,8 cm. Volumen del proctor: 3092.5 cm3
Proctor Carretilla 1 (sin agua) Peso molde lleno: 14,032 kg. Peso de 2 moldes chicos con muestra:
nº 56: 164,3 grs. nº 77: 136,1 grs.
Proctor Carretilla 2 (1 probeta de agua) Peso molde lleno: 14,191 kg. Peso de 2 moldes chicos con muestra:
nº60: 126,4 grs. Nº45: 138,1 grs.
Proctor Carretilla 3 (1 ½ probetas de agua) Peso molde lleno: 14,374 kg. Peso de 2 moldes chicos con muestra:
nº65: 141,0 grs. Nº46: 125,6 grs.
Proctor Carretilla 4 (2 probetas de agua) Peso molde lleno: 14,509 kg. Peso de 2 moldes chicos con muestra:
nº19: 125,2 grs. Nº26: 125,1 grs.
Proctor Carretilla 5 (3 probetas de agua) Peso molde lleno: 14,803 kg. Peso de 2 moldes chicos con muestra:
nº16: 141,7 grs. Nº24: 139,3 grs.
Nota: cada muestra tiene que posteriormente ser restada con el peso del recipiente indicados en el registro, al igual que los moldes para obtener la masa total de la muestra.
A continuación se dará el peso de los recipientes, con las muestras de cada carretilla, una vez extraídos del horno de secado (luego de 1 semana) y el peso de cada recipiente:
Nº
Masa seca (grs)
56 77
161 133
60 45
122 134
65 46
135 120
19 26
120 118
16 24
133 130
Nº
Peso (grs)
16 19 24 26 45 46 56 60 65 77
33,2 26,8 26,7 26,1 25,7 26,3 26,3 32,8 32,8 26,8
Determinación de Masa de suelo compactado Al peso del molde con el suelo compactado se resta el peso del molde solo: Proctor 1: 14.032 kg – 7.445 kg = 6.587
kg
Proctor 2: 14.192 kg – 7.445 kg = 6.747
kg
Proctor 3: 14.374 kg – 7.445 kg = 6.929
kg
Proctor 4: 14.509 kg – 7.445 kg = 7.064
kg
Proctor 5: 14.803 kg – 7.445 kg = 7.358
kg
Determinación de densidad húmeda del suelo compactado Después de calcular la masa de suelo compactado, se determina la densidad húmeda dividiendo la masa de suelo compactado que llena el molde por el
volumen del proctor, que en este caso es de 3092.5 cm3. Los resultados se expresarán en Gr/cm3.
P h= M V Proctor 1: P h=
•
3
g r cm 3
6747 gr 3 0 9 2 .5 c m
= 2.18 3
g r cm
3
Proctor 3: P h=
•
= 2.13
Proctor 2: P h=
•
6587 gr 3 0 9 2 .5 c m
6929 gr 3 0 9 2 .5 c m
Proctor 4:
3
= 2 . 2 4 g r cm
3
P h=
•
7064 gr 3 0 9 2 .5 c m
3
= 2 . 2 8 g r cm
3
Proctor 5:
7 3 5 8 g r = 2 . 3 8 g r 3 0 9 2 .5 c m 3 cm 3 Determinación el contenido de Humedad del suelo compactado P h=
Para determinar el contenido de humedad del suelo compactado, se ocupan las 2 muestras extraídas de los proctor y se efectúan 2 determinaciones de humedad según NCh 1515 para poder sacar un promedio relativo entre las 2 muestras extraídas. Calcular el contenido de humedad (W) de la muestra:
Donde:
W = (m h - m s ) x 1 0 0 (m s - m r)
Mh: peso del recipiente mas la muestra de suelo húmedo (gr) Ms: peso del recipiente mas la muestra de suelo seca (gr) Mr: peso del recipiente (gr)
Proctor 1: Recipiente N° 56
Recipiente N° 77
W = ( 1 6 4 .3 g r - 1 6 1 g r) x 1 0 0 (1 6 1 g r - 2 6 .3 g r) W = 2 .5 % •
Promedio = 2.5% + 2.9% = 2
W = (1 3 6 .1 g r - 1 3 3 g r) x 1 0 0 (1 3 3 g r - 2 6 .8 g r) W = 2 .9 %
2.7%
Proctor 2: Recipiente N° 60
Recipiente N° 45
W = (1 2 6 .4 g r - 1 2 2 g r) x 1 0 0 (1 2 2 g r - 3 2 .8 g r) W = 4 .9 %
W = (1 3 8 .1 g r - 1 3 4 g r) x 1 0 0 (1 3 4 g r - 2 5 .7 g r) W = 3 .8 %
•
Promedio = 4.9% + 3.8% = 2
4.4%
Proctor 3: Recipiente N° 65
Recipiente N° 46
W = (1 4 1 g r - 1 3 5 g r) x 1 0 0 (1 3 5 g r - 3 2 .8 g r) W = 5 .9 %
W = (1 2 5 .6 g r - 1 2 0 g r) x 1 0 0 (1 2 0 g r - 2 6 .3 g r) W = 6 %
•
Promedio = 6% + 5.9% = 2
5.95 %
Proctor 4: Recipiente N° 19
Recipiente N° 26
W = ( 1 2 5 . 2 g r - 1 2 0 g r ) x 1 0 0 (1 2 0 g r - 2 6 .8 g r) W = 5 .6 %
W = (1 2 5 .1 g r - 1 1 8 g r) x 1 0 0 (1 1 8 g r - 2 6 .1 g r) W = 7 .7 %
•
Promedio = 5.6% + 7.7% = 2
6.7%
Proctor 5: Recipiente N° 16
Recipiente N° 24
W = (1 4 1 .7 g r - 1 3 3 g r) x 1 0 0 (1 3 3 g r - 3 3 .2 g r) W = 8 .7 %
W = ( 1 3 9 . 3 g r - 1 3 0 g r ) x 1 0 0 (1 3 0 g r - 2 6 .7 g r) W = 9 %
•
Promedio = 8.7% + 9% = 2
8.9%
Todos estos datos sirven para posteriormente poder calcular la densidad seca del suelo compactado.
Determinación Densidad Seca del suelo compactado Para poder calcular la densidad seca del suelo compactado se ocupa la siguiente fórmula según la Nch 1354:
Donde: Pd: densidad seca del suelo compactado (Gr/cm3) Ph: densidad húmeda del suelo compactado (Gr/cm3) W: humedad del suelo compactado %
Proctor 1:
P d = 1 0 0 x 2 .1 3 = 2 .0 7 g r /c m 2 .7 + 1 0 0
3
Proctor 2:
P d = 1 0 0 x 2 .1 8 = 2 .0 9 g r /c m 4 .4 + 1 0 0
3
Proctor 3:
P d = 1 0 0 x 2 .2 4 = 2 .1 1 g r /c m 5 .9 5 + 1 0 0
Proctor 4:
P d = 1 0 0 x 2 .2 8 = 2 .1 4 g r/c m 6 .7 + 1 0 0
Proctor 5:
P d = 1 0 0 x 2 .3 8 = 2 .1 9 g r/c m 8 .9 + 1 0 0
3
3
3
Relación Humedad/densidad
Análisis y Conclusión
Ensayo 3, Proctor.
Preparación del suelo
5 carretillas con diferentes humedades y muestras
Pisón y molde
Proctor con el suelo ya compactado
Pesaje de proctor con el suelo compactado
