Mecánica de suelos compactacion

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MECANICA DE SUELOS
	PRACTICA 6
	
PRACTICA No. 6
LABOTARIO DE MECANICA DE SUELOS
COMPACTACION
· OBJETIVOS
· Familiarizar al estudiante con las pruebas de compactación de los suelos.
· Determinar el peso volumétrico seco máximo del material.
· Conocer los métodos establecidos de compactación.
· Obtener la humedad optima a la cual debe hacerse la compactación.
· INTRODUCCION
Se entiende por compactación de suelos, al mejoramiento artificial de sus propiedades mecánicas (aumento rápido del peso volumétrico) por medios mecánicos (aplicación de cargas transitorias de corta duración).
La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar al suelo a técnicas convenientes, que aumenten su peso volumétrico seco disminuyendo sus vacíos. La compactación permite aumentar la resistencia y reducir la deformabilidad, la permeabilidad y la suceptibilidad a la erosión de los suelos, por el agua.
Por lo general, las técnicas de compactación se aplica a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelle, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar al terreno natural, como en el caso de cimentación sobre arenas sueltas.
Los métodos usados para la compactación de suelos depende del tipo de materiales con los que se trabaje en cada caso los materiales puramente friccionantés, como la arena, se compactan eficientemente por métodos vibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta ser el más ventajoso.
En la práctica, estas características se reflejan en los equipos disponibles para el trabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o “pata de cabra”.
La función de las pruebas de compactación de laboratorio es permitir la especificación racional y el control de los trabajos de campo mediante el estudio de las propiedades mecánicas de los suelos compactados. Los procedimientos de laboratorio deben, por lo tanto permitir reproducir las condiciones de campo, principalmente el mecanismo y la energía de compactación. En las últimas épocas los equipos de campo han tenido gran desarrollo y hoy existen en gran variedad de sistemas, de manera que el ingeniero tiene posibilidad de elegir entre muchos, los implementos adecuados a cada caso particular.
La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que reproduzcan en el laboratorio la compactación que se pueda lograr en el campo con el equilibrio disponible. De entre todos, los factores que influyen la compactación obtenida en un caso dado, podrá decirse que dos son los más importantes: el contenido de agua en el suelo, antes de iniciarse el proceso de compactación y la energía específica empleada en dicho proceso de compactación. Por energía específica se entiende la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen.
Actualmente existen muchos métodos para reproducirse al menos teóricamente, en el laboratorio algunas condiciones dadas de compactación de campo y producir especímenes de igual peso volumétrico y mismo contenido de agua que los del campo, que permitan determinar las propiedades mecánicas de los suelos compactados que se han desarrollado diversos procedimientos de compactación de laboratorio. Los tres más comunes son: de compactación con impacto, amasados y de carga estática.
En cualquiera de dichos procedimientos el suelo por compactar se coloca en cierto número de capas sucesivas dentro de un molde metálico rígido.
En el caso de la compactación por impacto cada capa se compacta con un cierto número de golpes uniformemente distribuido por un martillo con peso, dimensiones y caída libre dados.
En la compactación por amasado cada capa se compacta mediante cierto número de aplicaciones de carga con un pisón que produce presiones que varía gradualmente de 0 a cierto valor máximo y luego en sentido contrario. No se ha desarrollado un patrón para la compactación por amasado en el laboratorio. El tipo de compactación por amasado de mayor uso es el de Harvard miniatura.
Finalmente, en la compactación por presión estática, a cada capa se le aplica por cierto tiempo una presión específicamente un pistón que cubre toda el área del cilindro de compactación.
Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual es el debido a R. R. Proctor y es conocido hoy en día como Prueba Proctor Estándar o A.A.S.H.O (American Association of State Higway Officials) Estándar. La prueba consiste en compactar en un molde rígido metálico (dimensiones y forma especificada), un cierto número de capas sucesivas de suelo con un determinado número de golpes de un pistón distribuidas uniformemente con el pistón con peso, dimensiones y caída libre especificados.
La energía de compactación aplicada en la Prueba Proctor resulta, en muchos casos insuficiente si se consideran las condiciones de compactación de campo logrados con los equipos modernos. Con los datos anteriores la energía especificada de compactación se calcula con la formula siguiente.
Dónde:
Ee= Energía especifica de compactación.
N= Número de golpes por capa.
n= Número de capa del suelo.
W= Peso del pistón.
h= Altura de caída libre del pistón.
V= Volumen del suelo compactado.
Los datos que determinan la energía especifica en la prueba, fueron establecidos originalmente por Proctor como los adecuados para producir los pesos específicos secos que podrían lograrse económicamente disponible en aquella época.
Con este procedimiento de compactación Proctor estudio la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial de agua encontrado que tal valor era de fundamental importancia en la compactación lograda. En efecto, observo que contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos volumétricos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esta tendencia no se mantenían idénticamente sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos volumétricos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando un procedimiento descrito, existe una humedad, llamada la “optima” que produce el máximo peso volumétrico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.
Debido al rápido desenvolvimiento del equipo de compactación de campo comercialmente disponible, la energía específica de compactación en la prueba Proctor Estándar empezó a no lograr representar en forma adecuada las compactaciones mayores que podían lograrse con dicho nuevo equipo. Esto condujo a una modificación de la prueba aumentando la energía de compactación de modo que conservando el número de golpes por capas se elevó el número de estas tres a cinco, aumentando al mismo tiempo el peso del pisón y la altura de caída del mismo. Naturalmente el peso volumétrico máximo obtenido con esta mayor energía de compactación resultara, mayor que el provente entorno al contenido inicial de agua, la nueva humedad optima será ahora menor que en aquel caso. Esta prueba modificada es conocida como prueba modificada o A.A.S.H.O modificada.
Las pruebas anteriormente vistas tienen el inconveniente de requerir mucho tiempo, bastante trabajo, y una cantidad de material que a menudo resulta excesiva. En vista de ello en épocas más recientes, se han desarrollado otras pruebas que tratan de no atenuar estos y otros defectos. Primeramente la prueba desarrolla por el profesor S. D. Wilson en la Universidad de Harvard (E.U.A) esta ha sido, incidentalmente, una de las que rendido mejores resultados respecto a los fines perseguidos, pues duplica, en forma –inclusive más aproximado- que los métodos dinámicos antes descritos, la acción de amasados de los rodillos “pata de cabra”.· Esta prueba es aplicable únicamente a suelos finos plásticos, con partículas menores de 2 mm. Que son los suelos que se compactan en el campo con tales rodillos. La prueba fue bautizada por el Profesor Wilson con el nombre de Prueba Harvard “miniatura” con referencia al hecho de que el molde empleado es de pequeñas dimensiones en comparación con el molde Proctor. La compactación del suelo se logra presionando estáticamente un embolo de área especificada contra la superficie de las diversas capas con que se construya la muestra, en cualquier aplicación la presión transmitida es constante, lo cual se logra adaptando al embolo un resorte calibrado que permite conocer el momento en que la presión ha sido aplicada.
EQUIPO
· EQUIPO DE COMPACTACION PARA LA PRUEBA PROCTOR ESTANDAR:
· Molde Proctor.
· Martillo de 2.5 Kg (5.5 Ib) de peso.
· EQUIPO DE COMPACTACION PARA LA PRUEBA PROCTOR MODIFICADA (A.A.S.H.O):
· Molde Proctor.
· Martillo de 4.54 kg de peso.
· EQIPO DE COMPACTACION HARVARD “MINIATURA”:
· Molde compactador de resorte.
· Extractor de Collarín de Extensión.
· Aparato para extruir la muestra.
· VARIOS:
· Balanza con capacidad mínima de 10 Kg y precisión mínima de 5 gramos.
· Balanza con precisión nominal de 0.01 gramos y capacidad de 900 gramos.
· Regla metálica.
· Horno.
· Malla No. 4
· Cucharon.
· Desecador.
· Charolas.
· Espátulas.
· Pisón de madera.
· Capsulas.
· Etc.
· PROCEDIMIENTO
I. PRUEBA DE COMPACTACION PROCTOR ESTANDAR
1. De la muestra ya preparada, que se ha pasado por la malla No.4 se saca el aire una cantidad de suelo suficientemente grande para hacer un mínimo de cinco determinaciones, dos con contenidos de agua inferiores al óptimo y dos con contenidos de aguas superiores.
2. Se disgrega el suelo, con una mano de mortero cubierta con hule, cuidando de no romper granos individuales.
3. Mézclese cada fracción de suelo con suficiente agua para obtener el contenido de agua deseado tomando en cuenta el contenido de agua del material secado al aire.
4. Se almacena cada una de las muestras en un recipiente de vidrio con tapa hermética para permitir que el contenido de agua se uniforme en toda la mezcla. Si el material tiene baja plasticidad, deberá almacenarse durante 12 horas y si la plasticidad es alta, uno o dos días.
5. Pesamos el molde proctor con su placa base.
6. Se acomoda el collarín de extensión sobre el molde.
7. Colóquese en el molde aproximadamente la tercera parte de las fracciones de suelo. Se empareja la superficie con los dedos.
8. Se compacta esta capa con 25 golpes con el martillo de 2,5 kg de peso con altura de caída libre de 30 cm. Los golpes deberán distribuirse uniformemente sobre la superficie de la capa.
9. Repetir los pasos 7 y 8 con una segunda y tercera capa. La superficie de la tercera capa compactada, deberá sobresalir de 6 a 13 mm del borde del molde, dentro del collarín de extensión.
10. Se quita, con cuidado el collarín de extensión y se enrasa el suelo con una regla metaliza (nota: en caso de materiales muy plásticos, es conveniente aflojar el material en contacto con el collarín antes de quitar este para evitar que se desprendan trozos de suelo).
11. Después de limpiar el molde exteriormente pesamos el molde (incluyendo la placa base) y el suelo, con una precisión de 5 gr. El valor obtenido se anota en el registro de cálculo.
12. Retírese el suelo del molde, para ello hay que desamarrar el molde para mayor facilidad.
13. Se hacen dos determinaciones de contenido de unidad en dos muestras representativas, cada una con un peso aproximado de 100 gr, una tomada de la parte superior del molde y la otra del fondo.
14. Repetir el procedimiento anterior con un contenido de agua en el suelo ligeramente mayor en cada uno de las fracciones y así sucesivamente, hasta que se haya obtenido por lo menos, dos puntos en la gráfica de compactación que sitúen arriba de la humedad óptima. 
II. PRUEBA PROCTOR (A.A.S.H.O) 
El procedimiento es el mismo que el indicado para la prueba proctor estándar. Pero, la energía de compactación es en este caso, mayor: se aplican 25 golpes por capa, se coloca el suelo en 5 capas y se utiliza un martillo de 4.54 kg (10lb) de peso que se deja caer desde 46 cm (18 plg) de altura.
III.PRUEBA DE COMPACTACION HARVARD “MINIATURA”
1. De una muestra respectiva de suelo se saca al aire una cantidad de suelo sin partículas mayores que la malla No.4.
2. Obtenemos 150 gr por cada punto de la curva de compactación (5puntos mínimo).
3. Disgregar el material sin romper los granos individuales.
4. Mézclese cada fracción de 150 gr con suficiente agua, para obtenerle contenido del agua deseada.
5. Se pasa el molde sin la placa base.
6. Se le adosan su placa base, y su collarín de extensión.
7. Ajustar el resorte del pistón de forma que se desarrolle la fuerza del apisonado deseada en el momento en el que el resorte se empieza a comprimir.
8. Colóquese, en el molde la cantidad de suelo para formar una capa. 
9. Nivelar la superficie con un pisón.
10. Aprisionamos con el pisón, hasta que el resorte empiece a comprimirse. Repetimos esta operación que es aplicada uniformemente en la superficie de la capa, hasta completar el número de aplicaciones deseadas.
11. Repetir los pasos del 8 al 10 para cada una de las capas sucesivas, las ultimas deberán sobresalir del molde dentro del collarín de extensión 8 mm máximo considerando la última siempre por arriba de la parte inferior de la extensión.
12. Quítese cuidadosamente el collarín de extensión.
13. Se enrase la superficie al nivel del borde del molde para ello utilizamos una regla metálica.
14. Quitamos la placa base del molde. 
15. Verificamos también el enrase de la superficie inferior..
16. Se pasa el molde y el suelo, con una precisión de 0.01 gr.
17. Extraer el suelo del molde (utilizar para mayor facilidad un extractor).
18. Colocar en un recipiente apropiado e introducirla al horno, para determinar el contenido de humedad.
19. Repetir el procedimiento anterior del paso 5 hasta el 18, para cada fracción restante, con contenidos de agua mayores.
20. Anotar los resultados en la hoja correspondiente.
· CALCULOS
· Dibujar la gráfica del peso volumétrico seco contra contenido de agua de compactación, para cada una de las pruebas.
· Calcular el peso volumétrico seco máximo proctor y obtener la humedad optima de compactación.
· APLICACIONES
Las técnicas de compactación tienen gran demanda en nuestros días y se aplica a rellenos artificiales y a cualquier suelo que se le quiera aumentar su resistencia y/o reducir la deformación del mismo.
· POSIBLES ERRORES
	
1. No mezclar adecuadamente el suelo y el agua.
2. Descuido de romper los grumos del suelo seco.
3. No distribuir uniformemente los golpes sobre la superficie de cada capa.
4. Calibración defectuosa de los aparatos utilizados en la práctica.
5. Determinación de puntos insuficientes en la curva de compactación para definir en forma aceptable el contenido de agua optimo y el peso volumétrico seco máximo.
6. Errores de operación.
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
ENSAYE DE COMPACTACION
ORDEN DE TRABAJO__1________________PROCEDENCIA_______________
UBICACIÓN ________ITM____________________ FECHA 14- DE MAYO DEL 2015
REGISTRO No.1
DETERMINACION DE PESO VOLUMETRICO HUMEDO
	AGUA AGREGADA (%)
	 
	6
	8
	10
	12
	16
	AGUA AGREGADA (cm3)
	 
	150
	240
	250
	300
	400
	PESO HUMEDO + MOLDE (gr.)
	5360
	5420
	5510
	5550
	5440
	PESO DEL MOLDE (gr.)
	 
	3535
	3535
	3535
	3535
	3535
	PESO HUMEDO (gr.)
	 
	1825
	1885
	1975
	2015
	1905
	VOLUMEN DEL MOLDE (cm3)
	926.97
	926.97
	926.97
	926.97
	926.97
	PESO VOLUMETRICO HUMEDO(kg/m3)
	1968.78
	2033.51
	2130.60
	2173.75
	2055.08
DETERMINACION DE LA HUMEDAD Y EL PESO VOLUMETRICO SECO
	NUMERO DE CAPSULA
	
	1
	2
	3
	4
	5
	PESO HUMEDO +CAPSULA (gr.)
	118.4
	90.08
	115.8
	125.5
	140.2
	PESO SECO + CAPSULA (gr.)
	112.7
	86
	107
	115.6
	124.8
	AGUA (gr.)
	
	
	5.7
	4.08
	8.8
	9.9
	15.4
	PESO DE CAPSULA(gr.)
	
	42.5
	42.5
	42.547.3
	43.5
	PESO SECO (gr.)
	
	70.2
	43.5
	64.5
	68.3
	81.3
	HUMEDAD (%)
	
	8.12
	9.38
	13.64
	14.50
	18.94
	PESO VOLUMETRICO SECO (kg/m3)
	1820.92
	1859.12
	1874.87
	1898.47
	1727.83
· PESO VOLUMETRICO SECO MAXIMO PROCTOR: 1,898.47 kg/m3
· HUMEDAD OPTIMA: 14.50 %
OPERADOR: RANGEL CRUZ ANTONIO
REVISADO: ING. VARGAS GAXIOLA AGUSTIN
INSTITUTO TECNOLOGICO DE MATAMOROS
INGENIERIA CIVIL
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
ORDEN DE TRABAJO NO.__1_______________ FECHA 14 DE MAYO DEL 2015
ENSAYE NO._______ PROCEDENCIA____________________________
LOCALIZACION__________I.T.M__________________________________________
HUMEDAD (W%)
P.V.S.M (kg/m3)
PESO VOLUMETRICO SECO MÁXIMO PROCTOR: 1898.47 kg/m3
HUMEDAD ÓPTIMA DE COMPACTACIÓN: 14.50 %
OPERADOR: RANGEL CRUZ ANTONIO
REVISADO POR: ING. VARGAS GAXIOLA AGUSTIN
LOS DATOS DEL REGISTRO No.1 SE DETERMINAN
1. El agua agregada en el 5 se obtiene de una regla de tres simple: 3000 cm3 es a 100 % como la cantidad de agua agregada es a “x”.
2. El agua agregada en cm3, es la que se le agrega al material y se lee mide directamente de una probeta.
3. Peso húmedo más el molde, es el peso del molde proctor más el suelo compactado y a nivel del molde se obtiene en la balanza. 
4. Peso del molde que se lee en la balanza.
5. El peso húmedo es la diferencia del peso húmedo más molde y del peso del molde. 
(5) = (3)-(4)
6. El volumen del molde se obtiene midiendo el molde o muchas veces ya está calibrado.
7. El peso volumétrico húmedo se obtiene dividiendo el peso húmedo entre el volumen del molde. 
(7) + (5) /(6)
8. Es la identificación que hace el laboratorio a la capsula.
9. El peso húmedo más capsula se obtiene en el laboratorio y se lee directamente en la balanza.
10. Después de meter la muestra en el horno, se pesa y se obtiene el peso seco más capsula tomando la lectura en la balanza.
Se obtiene.-
(11) = (9) – (10)
11. Todas las capsulas del laboratorio están identificados con su número y el peso el cual se obtiene en la balanza.
Se obtiene.-
(13) = (10) – (12)
12. El % de la humedad = 
Se obtiene.-
(14)= 
13.El peso volumétrico seco = 
Se obtiene.-
(15)= 
· CONCLUSION
Al realiza esta práctica ,basada en la prueba de compactación proctor, es una prueba que arroja resultados muy propios de lo que pasa en el campo y que refleja un idea al ingeniero ,tanto asi como a los operadores de maquinas compactadoras, de la humedad ideal y del peso volumétrico seco máximo proctor con la cual se debe trabajar un material ala hora de compactar, ya que teniendo una humedad optima y el máximo peso volumétrico seco se podrá conocer la numero de pasadas y el contenido de agua que deba contar el material.
· EVIDENCIA FOTOGRAFICA
P.V.S.M (K/m3)	8.1199999999999992	9.3800000000000008	13.64	14.5	18.940000000000001	1820.92	1859.12	1874.87	1898.47	1727.83	
INGENIERIA CIVIL	COMPACTACION