Ensayo de Densidad de Campo Fr

Facultad De Ingeniería Civil, Sistemas Y Arquitectura

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DENSIDAD DE CAMPO

Curso:

Pavimentos

Docente:

Ing. Abraham Fernández Mundaca

Responsable: Alex Eder García Ocaña Ocaña Código:

071919-H

Ciclo:

2012-I

Lambayeque, Setiembre 2012

UNIVERSISDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FICSA

INTRODUCCIÓN

Una vez que se han definido los criterios de compactación, en la forma de especificaciones técnicas, para las obras en terreno, es necesario utilizar un método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la compactación. En todos los proyectos pequeños y casi todos los proyectos grandes esta verificación se logra bien por el cono de arena o por el método del balón de densidad. En el presente trabajo se realizará la determinación de la densidad de los suelos en el campo por el método del cono de arena (MTC E 117-2000, ASTM D1556). El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en trabajos de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad. En el presente informe se detallará el procedimiento a seguir para la realización de este ensayo así como los materiales y equipos a utilizar, con un breve marco teórico que ayude a la mejor comprensión de los pasos realizados; también se presentará los resultados obtenidos y las correspondientes conclusiones.

PAVIMENTOS

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MARCO TEÓRICO

Una vez que se han definido los criterios de compactación - en la forma de especificaciones técnicas - para las obras en terreno, es necesario utilizar un método para determinar la densidad o peso unitario que el suelo alcanza luego de la compactación. Para obtener estas densidades existen los siguientes métodos en terreno: 

Cono de arena



Balón de densidad



Densímetro nuclear

Básicamente, tanto el método del cono de arena como el método del balón de densidad utilizan los mismos principios. O sea, se obtienen el peso del suelo húmedo de una pequeña excavación de forma algo irregular, hecho sobre la superficie del suelo. Si es posible determinar el volumen de dicho hueco. El método del cono de arena, se aplica en general a partir de la superficie del material compactado, este método se centra en la determinación del volumen de una pequeña excavación de forma cilíndrica de donde se ha retirado todo el suelo compactado (sin pérdidas de material) ya que el peso del material retirado dividido por el volumen del hueco cilíndrico nos permite determinar la densidad húmeda. Determinaciones de la humedad de esa muestra nos permiten obtener la densidad seca. El método del cono de arena utiliza una arena uniforme normalizada y de granos redondeados para llenar el hueco excavado en terreno. Previamente en el laboratorio, se ha determinado para esta arena la densidad que ella tiene para las mismas condiciones de caída que este material va a tener en terreno. Para ello se utiliza un cono metálico.

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OBJETIVO 





Determinar la densidad de campo in situ de un suelo ubicado en la UNPRG por el método del cono. Aprender la realización de este ensayo y los cálculos utilizados para procesar los datos obtenidos en campo. Comprobar con la norma que la realización del ensayo cumpla con los requisitos establecidos.

EQUIPOS Y MATERIALES 1. Aparato del cono de arena: El aparato del cono de arena consistirá de un frasco de aproximadamente un galón (3.785lts.) y de un dispositivo ajustable que consiste de una válvula cilíndrica con un orificio de 12.7mm (1/2”) de diámetro y que tiene un pequeño embudo que continua hasta una tapa de frasco de tamaño normal en un extremo y con un embudo mayor en el otro. La válvula deberá tener topes para evitar su rotación cuando este en posición completamente abierta o completamente cerrada. El aparto deberá estar de acuerdo con las exigencias indicadas. Placa metálica cuadrada o rectangular, con un hueco central con un borde para recibir el embudo grande (cono) del aparato descrito.la placa debe ser plana en la base y tener suficiente rigidez, con un espesor de 3/8” a ½” (10 a 13mm)

2. Arena de Otawa La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, uniforme, no cementada, durable y que fluya libremente. Además deberá tener un coeficiente de uniformidad (D60/D10) menor que 2 y no contener partículas que queden retenidas en el tamiz de 2mm (N°10). Debe ser uniforme y preferiblemente de forma redondeada o sub-redondeada para favorecer que fluya libremente y desprovista de partículas o arena fina (N°60), para prevenir segregación en almacenamiento o uso, y cambios de peso unitario aparente como consecuencia de variaciones en la humedad atmosférica. Al seleccionar una arena para ser usada, deberá hacerse, como mínimo, cinco determinaciones de peso unitario aparente de cada bulto y para que la arena sea aceptable, no deberá existir entre cada uno de los resultados individuales y el promedio una variación mayor que el 1% del promedio. Antes de usar una arena deberá secarse y dejarse luego en reposo hasta que obtenga la condición de “seca al aire”, en la zona en que va a ser usada.

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3. Balanzas: Una balanza de capacidad mínima de 20Kg. con sensibilidad de 1.0g.

4. Equipo para el secamiento: Estufa, horno u otro equipo adecuado para secar muestras con el fin de determinar su contenido de humedad.

5. Otros:         

Placa metálica hueca. Cincel, para extraer la arena del suelo en estudio. Bolsas plásticas, para echar la muestra extraída del suelo. Tamiz (3/4’’) Cucharas (sacar la muestra del hoyo) Brocha (limpieza de granos en equipos y hoyo). Guantes. Comba. Depósitos plásticos (para llenar muestra y pesarla).

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PROCEDIMIENTO



Primero determinar la zona donde se realizará el ensayo.



Calibrar los equipos e instrumentos a usar, como el cono y la arena, antes de ser llevados a campo; así como también se debe verificar la calibración de la balanza.



Pesar el cono + el deposito y anotarlo para el cálculo posterior.



Una vez ubicado el sitio en donde se procederá a realizar el ensayo, se limpia y se coloca la placa encima de la superficie ya limpia, para evitar que ésta se mueva se fija con clavos en el contorno.



Con el cincel y el martillo, y guiándose de la circunferencia de la placa, se cava un hueco de aproximadamente 15 cm de profundidad, colocándose el terreno extraído en un recipiente para ser pesado posteriormente.



Vertir la arena en el depósito y determinar el peso del cono + depósito + arena.



Colocar el cono con arena sobre la placa y se deja caer la arena por la válvula del cono hasta que se llene el hueco y la arena deje de caer.



Se cierra la válvula y se procede a pesar el cono con la arena restante, mientras que el peso de la arena que se quedó por encima del hueco correspondiente a la forma del cono se procederá a medir en el laboratorio.



El suelo extraído en el recipiente se pesa.



Se pasa por el tamiz #04, en caso contuviese grava, estas se secarán y se pesarán.



Del suelo extraído se sacaron dos muestras en las capsulas #25 y #44 para ser pesado y llevado al horno a secar para volver a pesar (peso seco), y obtener así su contenido de humedad.



Por último se realizan los cálculos indicados en el formato y se obtiene el porcentaje de compactación el cual será comparado con el porcentaje establecido a fin de verificar si cumple con los requisitos de compactación establecidos.

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CÁLCULOS ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO DATOS Y RESULTADOS.

VOLUMEN DEL MOLDE: 944 PRUEBA Nº 1 2 PESO ESPECIFICO Peso de molde + suelo Grs. 3467 3596 compactado Peso del molde Grs. 1670 1670 Peso suelo compactado Grs. 1797 1926 Densidad humeda Gr/c.c. 1.904 2.040 CONTENIDO DE HUMEDAD FRASCO Nº 585 733 Peso de frasco + suelo húmedo 197.34 185.65 Grs. Peso de frasco + suelo seco 179.55 164.68 Grs. Peso del aguacontenida (1-2) Grs. 17.79 20.97 Peso del frasco Grs. 32.35 29.55 Peso del suelo seco (2-4) Grs. 147.2 135.13 Contenido de humedad (3/5 *100) % 12.09 15.52 Densidad seca Gr/c.c. 1.70 1.77

cm3 3

4

3658

3616

1670 1988 2.106

1670 1946 2.061

443 193.99 168.20 25.79 29.82 138.38 18.64 1.78

558 188.61 160.38 28.23 30.92 129.46 21.81 1.69

GRAFICA

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CONTENIDO DE HUMEDAD vs DENSIDAD SECA

1.80 1.78 . c . c / . 1.76 r G A C 1.74 E S D 1.72 A D I S 1.70 N E D

y = -0.0035x2 + 0.1199x + 0.7647

1.68 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 HUMEDAD %

De la gráfica se determina que: Se logra una mejor compactación cuando el porcentaje de humedad es de 17 %. ENSAYO DE DENSIDAD DE CAMPO DATOS Y CALCULOS CONTENIDO DE HUMEDAD %

MUESTRA

ARCILLA LIMOSA

FRASCO N°

14

1.-

PESO FRASCO + SUELO HUMEDO

113.13

gr.

2.-

PESO FRASCO + SUELO SECO

106.97

gr.

3.-

PESO DE AGUA (1-2)

6.16

gr.

4.-

PESO FRASCO

27.77

gr.

5.-

PESO SUELO SECO (2-4)

79.20

gr.

6.-

CONTENIDO DE HUMEDAD % (3/5*100)

7.78

%

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N° DE PRUEBA ESPESOR COMPACTADO EN CM.

1 15.00

cm

4540.00

gr.

165.00

gr.

1.-

PESO DE SUELO HUMEDO

2.-

PESO DEL DEPOSITO

3.-

PESO DEL SUELO HUMEDO DEL HUECO (1-2)

4375.00

gr.

4.-

PESO DE LA ARENA + EL FRASCO

6810.00

gr.

5.-

PESO DE LA ARENA QUE QUEDA EN EL FRASCO

1330.00

gr.

6.-

PESO DE LA ARENA HUECO + PESO ARENA CONO (4-5)

5480.00

gr.

7.-

PESO ARENA CONO

1460.00

gr.

8.-

PESO ARENA HUECO (6-7)

4020.00

gr.

9.-

DENSIDAD DE LA ARENA

1.33

gr./cm3

3022.56

cm 3

10.- VOLUMEN DEL HUECO (8/9) 11.-

PESO DE GRAVA SECA AL AIRE

0.00

gr.

12.-

PESO ESPECIFICO DE GRAVA

0.00

gr.

13.-

VOLUMEN GRAVA POR DESPLAZAMIENTO (11/12)

0.00

cm3

14.- PESO DEL SUELO (3-11)

4375.00

gr.

15.-

3022.56

cm 3

16.- DENSIDAD DEL SUELO HUMEDO (14/15)

1.45

gr/cm3

17.-

7.78

%

18.- DENSIDAD DEL SUELO SECO (16/(1+17/100))

1.34

gr./cm3

19.- MAXIMA DENSIDAD DE LA CURVA

1.78

gr./cm3

20.- % DE COMPACTACION (18/19*100)

75.45

%

VOLUMEN DEL SUELO (10-13)

HUMEDAD DEL SUELO

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

Esta práctica es muy interesante ya que por medio de ella podemos conocer el grado de compactación de una capa en campo, es muy sencilla, no necesita mucho tiempo (con excepción de esperar a que se seque la muestra extraída de la cala), además de que la información que nos proporciona es muy cercana a la realidad.



Según la norma ASTM D1556 – 64 estable este método para determinar la densidad y peso unitario del suelo in situ mediante el cono de arena.



Como se observa en los resultados estamos frente a un grado se compactación de 75.45%.

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