ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO

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1 ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO 1 - ALCANCE Esta Norma describe y regula los procedimientos de compactación utilizados en el laboratorio para determinar la relación entre el contenido de humedad y el peso unitario seco de los suelos compactados en un molde de ó mm. (4 ó 6 ) de diámetro con un martillo de 44.5kN (10lbf) que se deja caer desde una altura de 457 mm. (18 ) y produce un esfuerzo de compactación de 2700 knm/m 3 (56000 lbpie/pie 3 ). Nota 1: En este ensayo se toman como suelos y mezclas de suelos y agregados los suelos naturales finos o gruesogranulares, o las mezclas de suelos naturales y procesados, o agregados tales como limo, grava o roca triturada. Nota 2: El equipo y los procedimientos son similares a los propuestos por el US Corps of Engineers en Este ensayo es llamado en ocasiones Ensayo de Compactación Proctor Modificado Este método de ensayo se aplica únicamente a los suelos que tienen el 30% o menos por peso de partículas retenidas en el tamiz de 19mm. Nota 3: En la norma D4718 se encuentra el procedimiento para determinar las relaciones entre los pesos unitarios y los contenidos de agua de los suelos con 30% o menos por peso de material retenido sobre el tamiz de 19mm (3/4 ) respecto a los pesos y contenidos de humedad unitarios de la fracción que pasa el tamiz de 19mm Alternativas de procedimiento. El procedimiento utilizado corresponderá con el indicado en la especificación para el material que se ensaya. Si el procedimiento no está especificado, la elección deberá basarse en la gradación del material Procedimiento A Molde: 101.6mm (4 ) de diámetro Material: pasa el tamiz 4.75mm (#4) Número de capas: Número de golpes por capa: Uso: puede seguirse si el 20% o menos por peso del material es retenido sobre el tamiz 4.75mm (#4) Si este procedimiento no está especificado por el cliente, los materiales que cumplen estos requerimientos de gradación pueden ser ensayados utilizando los procedimientos B o C Procedimiento B Molde: 101.6mm (4 ) de diámetro Material: pasa el tamiz 9.5mm (3/8 ) Número de capas: Número de golpes por capa: Uso: se sigue si más del 20% por peso del material queda retenido en el tamiz 4.75mm (#4) y el 20% o menos por peso del material es retenido en el tamiz de 9.5mm (3/8 ) Si este procedimiento no está especificado por el cliente, los materiales que cumplen estos requerimientos de gradación pueden ser ensayados utilizando el procedimiento C Procedimiento C Molde: 152.4mm (6 ) de diámetro Material: pasa el tamiz de 19mm (3/4 ) Número de capas: Número de golpes por capa: 56 GRUPO DE GEOTECNIA 1 / 16

2 Uso: debe seguirse si más del 20% por peso del material queda retenido en el tamiz de 9.5mm (3/8 ) y menos del 30% por peso del material queda retenido sobre el tamiz de 19mm (3/4 ) El molde de 152.4mm (6 ) de diámetro no debe ser usado con el procedimiento A o B. Nota 4: Se ha encontrado que los resultados varían ligeramente cuando un material se ensaya con el mismo esfuerzo de compactación en diferentes tamaños de molde Si la muestra para el ensayo contiene más del 5% del material de sobretamaño (fracción gruesa) por peso, y este material no es incluido en el ensayo, se deben hacer las correcciones al peso unitario y al contenido de humedad de la muestra, o a la muestra del ensayo de densidad de campo, de acuerdo con el procedimiento descrito en la norma D Este método generalmente produce un peso unitario seco máximo bien definido para los suelos sin drenaje libre. Si se usa este método para suelos con drenaje libre, el peso unitario máximo puede no quedar bien definido y puede ser menor que el obtenido siguiendo el método dado en la norma D En la norma original los valores dados en unidades anglosajonas son tomados como los normales; los valores dados en unidades del sistema internacional se dan sólo para información. En la práctica corriente actual se utilizan preferentemente las unidades del Sistema Internacional de Medidas. En esta versión los valores en unidades anglosajonas son datos a títulos de información En la práctica en la ingeniería es corriente utilizar indiferentemente las unidades que representan tanto masa como fuerza a menos que involucren cálculos dinámicos (F=Ma). Esto combina implícitamente dos sistemas diferentes de medida, esto es el Sistema Absoluto y el Sistema Gravimétrico. Es científicamente indeseable combinar el uso de dos sistemas separados en una sola norma. Este método ha sido descrito originalmente utilizando unidades anglosajonas donde la libra representa una unidad de fuerza (sistema gravimétrico). El uso de unidad de masa en libras se da sólo por conveniencia de unidades y no se pretende que sea científicamente correcto. Las conversiones se dan en el sistema internacional de medidas de acuerdo con la norma E380. El uso de básculas o balanzas que registran libras de masa o el registro de la densidad en lb/pie 3 puede considerarse acorde con esta norma. 2 - TERMINOLOGÍA Definiciones: Vea la terminología D653 para las definiciones generales Descripción de los términos específicos de esta norma Esfuerzo modificado: término utilizado para el esfuerzo de compactación de 2700kN/m 3 (56000Lb/pie 3 ) aplicado con el equipo y procedimientos de este ensayo Peso unitario seco máximo modificado, γdmáx, en kn/m 3 (lb/pie 3 ): el valor máximo definido por la curva de compactación en un ensayo de compactación utilizando el esfuerzo modificado Contenido de agua óptimo modificado, w0, en %: contenido de agua en que el suelo puede ser compactado, peso unitario seco máximo utilizando un esfuerzo de compactación Fracción de sobretamaño (fracción gruesa), Pc, en %: porción de la muestra total no utilizada en la ejecución del ensayo de compactación; esta fracción puede ser la porción de la muestra total retenida en los tamices 4.75mm (#4), 9.5mm (3/8 ) ó 19mm (3/4 ) Fracción de ensayo (fracción fina), Pf, en %: porción de la muestra total utilizada en la ejecución del ensayo de compactación; es la fracción que pasa el tamiz 4.75mm (#4) en el GRUPO DE GEOTECNIA 2 / 16

3 procedimiento A, el tamiz 9.5mm (3/8 ) en el procedimiento B, el tamiz 19mm (3/4 ) en el procedimiento C. 3 - RESUMEN DEL ENSAYO Se coloca una muestra de suelo con un contenido de agua seleccionado, en cinco capas, en un molde de dimensiones dadas, y cada capa se compacta con 25 ó 56 golpes de un martillo de 44.5N (10lb) que se deja caer desde una distancia de 457mm (18 ) dándole al suelo un esfuerzo de compactación total de alrededor de 2700kNm/m 3 (56000lbpie/pie 3 ). Se determina el peso unitario seco resultante. El procedimiento se repite para un número suficiente de contenidos de agua para establecer una relación entre el contenido de agua para el suelo y el peso unitario seco. Al graficar estos datos resulta una relación curvilínea conocida como la curva de compactación. Los valores del contenido óptimo de agua y el peso unitario seco máximo se determinan de la curva de compactación. 4 - SIGNIFICADO Y USO El suelo colocado como un lleno geotécnico (en bases de carreteras, terraplenes, llenos de fundación) se compacta a un estado denso para obtener propiedades geotécnicas apropiadas como resistencia al corte, compresibilidad, permeabilidad. También los suelos de fundación son compactados frecuentemente para mejorar sus propiedades geotécnicas. Los ensayos de compactación en el laboratorio proporcionan la base para determinar el porcentaje de compactación y el contenido de agua necesarios para conseguir las propiedades geotécnicas requeridas, y para llevar el control durante la construcción que permita asegurar que se alcanzan los contenidos de agua y la compactación requerida Durante el diseño de un lleno se requiere la preparación de muestras para ensayos de resistencia al corte, consolidación, permeabilidad u otros ensayos compactándolos a un determinado contenido de agua y un peso unitario dado. En la práctica corriente se determina primero el contenido de agua óptimo (w0) y el peso unitario seco máximo (γdmáx) por medio de un ensayo de compactación. Las muestras para el ensayo son compactadas con un contenido de agua seleccionado (w) bien sea más húmedo o más seco que el óptimo, (w0), o el óptimo, (w0), y con un peso unitario seco seleccionado, relacionado con un porcentaje del peso unitario seco máximo (γdmáx). La selección del contenido de agua (w) y el peso unitario seco máximo (γdmáx) puede estar basado en la experiencia pasada o puede investigarse un intervalo de valores para determinar el porcentaje de compactación necesario. 5 - EQUIPO Molde: Los moldes deben ser de forma cilíndrica hechos de un metal rígido y con la capacidad y las dimensiones indicadas en los numerales y y las figuras 1 y 2. Las paredes del molde deben ser sólidas, partidas o cónicas. El tipo partido puede consistir en dos secciones semicirculares, o un trozo de tubo partido a lo largo de la generatriz que puede ser ajustado firmemente para formar un cilindro que cumpla los requisitos de esta sección. El tipo cónico debe tener una variación uniforme en el diámetro interno de no más de 16.7mm/m (0.200 /pie) en la altura del molde. Cada molde tendrá una platina como base y un collar de extensión, ambos hechos de un material rígido y construido de manera que pueda ser fijado fuertemente y retirado con facilidad del molde. El collar de extensión debe tener una altura por encima del extremo superior del molde de por lo menos 50.8mm GRUPO DE GEOTECNIA 3 / 16

4 (2 ), que puede incluir una sección superior que se extienda hacia afuera para formar un embudo siempre y cuando quede por lo menos una sección cilíndrica recta de 2 cm (3/4 ) por debajo del embudo. El collar de extensión se alineará con la parte interior del molde. El fondo de la base y el fondo del área central tallada que recibe el molde cilíndrico deben ser planos Molde de 4 : Es un molde que tiene ± 0.4mm (4 ± 0.016) de promedio de diámetro interior, una altura de ± 0.5mm (4.584 ± ) y un volumen de 944 ± 14cm 3 ( ± pie 3 ). En la figura 1 se muestra un molde con las características mínimas requeridas Molde de 6 : Molde con un diámetro interior promedio de ± 0.7mm (6 ± ), una altura de ± 0.5mm (4.584 ± ) y un volumen de 2124 ± 25cm 3 (0.075 ± pie 3 ). En la figura 2 se muestra un molde con las características mínimas requeridas Martillo: Un martillo operado manualmente como se describe más adelante en el literal u operado mecánicamente como se describe en el numeral El martillo caerá libremente de una distancia de ± 1.6mm (18 ± 0.05 ) de la superficie de la muestra. La masa del martillo será de 4.54 ± 0.01 kg (10 ± 0.02lb) excepto la masa de los martillos mecánicos que puede ser ajustada como se describe en la norma D2168. (Nota 5). La cara inferior del martillo debe ser plana y circular excepto por lo que se anota en el numeral , con un diámetro de 50.8 ± 0.13mm (2 ± ). El martillo será reemplazado si la cara inferior se desgasta o se ensancha al punto que su diámetro exceda 50.8 ± 0.25mm (2 ± 0.01 ). Nota 5: En una práctica común y aceptable en el sistema anglosajón suponer que la masa del martillo es igual a su masa determinada utilizando una balanza calibrada en libras o en kilogramos y que una libra fuerza equivale a una libra masa ó a kg., o que un Newton equivale a lbm ó a kg Martillo manual:. El martillo será equipado con una guía tubular que tenga un espacio anular suficiente para que no quede restringida la caída libre del martillo y el eje. La guía tubular tendrá por lo menos 4 agujeros de venteo en cada extremo (8 agujeros en total) localizados con centros a 19 ± 1.6mm (3/4 ± 1/16 ) de cada extremo y espaciados a 90 o. El diámetro mínimo de los agujeros de venteo será de 9.5mm (3/8 ). Puede incorporarse agujeros o ranuras adicionales en la guía tubular Martillo mecánico con base circular: Este martillo debe ser operado de tal manera que suministre una cobertura completa y uniforme de la superficie de la muestra. Tendrá un juego de 2.5 ± 0.8mm (0.10 ± 0.03 ) entre el martillo y la superficie interior del molde en su diámetro interior. El martillo mecánico debe cumplir las especificaciones de calibración de la norma D2168, y estar equipado con un dispositivo para mantener fija la masa cuando no se encuentre en operación Martillo mecánico con base de sector circular: Cuando se utilice el molde de 152.4mm (6 ) puede utilizarse un martillo de base de sector circular en lugar del martillo de base circular. La base en contacto con la muestra tendrá la forma de un sector circular de radio igual a 73.7 ± 0.5mm (2.9 ± 0.02 ). El martillo debe ser operado de tal manera el vértice del sector quede colocado en el centro de la muestra Extractor de muestras (opcional): Un gato, marco, u otro instrumento adaptado para el objetivo de extraer los especímenes compactados del molde Balanza: Una balanza clase GP5 que cumpla los requisitos de la norma D4753 para balanzas con lectura de 1g. GRUPO DE GEOTECNIA 4 / 16

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6 5.5 - Horno de secado: Controlado termostáticamente preferiblemente del tipo de tiro forzado y capaz de mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5 o C en toda la cámara de secado. GRUPO DE GEOTECNIA 6 / 16

7 5.6 - Enrasador: Un enrasador metálico rígido de cualquier longitud conveniente pero no menor de 25cm (10 ). La longitud total del enrasador debe ser maquinada recta con una tolerancia de ±0.1mm (0.005 ). El borde del enrasador será biselado si es más grueso de 3mm (1/8 ) Tamices: Tamices de 19mm (3/4), 9.5mm (3/8 ) y 4.75mm (#4) de acuerdo con los requerimientos de la Norma E Herramientas de mezclado: Herramientas misceláneas tales como una bandeja de mezclado, cuchara, paleta, espátula, etc. o un mecanismo mecánico adecuado para mezclar completamente la muestra de suelo con las adiciones de agua. 6 - MUESTRA La masa de muestra requerida para los procedimientos A y B es aproximadamente 16kg (35lb) y para el procedimiento C es aproximadamente 29kg (65lbm) de suelo seco, en consecuencia la muestra de campo debe tener una masa húmeda de por lo menos 23kg (50lb) y 45kg (100lb) respectivamente Determine el porcentaje de material retenido en los tamices 4.75mm (#4), 9.5mm (3/8 ) ó 19mm (3/4 ), para seleccionar uno de los procedimientos A, B o C. Haga esta determinación separando una porción representativa de la muestra total y determinando los porcentajes que pasan las mallas de interés con los métodos D422 o C136. Es necesario calcular los porcentajes para el tamiz o los tamices para los cuales se desea la información. 7 - PREPARACIÓN DEL EQUIPO Seleccione el molde de compactación adecuado de acuerdo con el procedimiento (A, B o C) que se vaya a utilizar. Determine y registre su masa con precisión de 1g. Ensamble el molde, la base y el collar de extensión. Verifique el alineamiento de la pared interior del molde y el collar de extensión. Ajústelo si es necesario Verifique que el martillo esté en buenas condiciones de trabajo y que no hay partes sueltas o desgastadas. Haga cualquier reparación o ajuste que sea necesario. Si se hacen ajustes o reparaciones, el martillo debe ser calibrado. 8 - CALIBRACIÓN Calibre el equipo antes del uso inicial, después de las reparaciones o de cualquier evento que pueda afectar los resultados del ensayo, a intervalos que no excedan los mil ensayos, o anualmente. Los siguientes aparatos deben ser calibrados: Balanza: Evalúela de acuerdo con la norma D Moldes: Determine el volumen como se describe en el anexo Martillo manual: Verifique la distancia de caída libre y la base del martillo de acuerdo con la sección 5.2. Verifique los requerimientos de la guía tubular de acuerdo con la sección Martillo mecánico: Calibre y ajuste el martillo mecánico de acuerdo con la Norma D2168. Adicionalmente el juego entre el martillo y la superficie interior del molde debe ser verificado de acuerdo con el numeral GRUPO DE GEOTECNIA 7 / 16

8 9 - PROCEDIMIENTO Suelos No reutilice el suelo que ha sido compactado en el laboratorio previamente Cuando use este método para suelos que contienen halloysita hidratada o cuando lo indique la experiencia con un tipo particular de suelo que los resultados pueden ser alterados por secado al aire, como es el caso de las cenizas volcánicas, use el método de preparación en húmedo (numeral 9.2) Prepare muestras de ensayo de acuerdo con el numeral 9.2, (ó preferiblemente con el numeral 9.3.) Método de preparación en húmedo (preferible). Sin secar previamente la muestra, pásela a través de un tamiz #4 (4.75mm), 3/8 (9.5mm) ó 3/4 (19mm), dependiendo del procedimiento (A, B o C) que vaya a ser utilizado. Determine el contenido de agua del suelo tamizado Prepare cuatro, o preferiblemente cinco, muestras cuyo contenido de agua comprenda el contenido de agua óptimo estimado. Debe prepararse una muestra con un contenido de agua cercano al óptimo por adiciones de agua al tanteo y mezclado (nota 6). Seleccione los contenidos de agua para el resto de las muestras de manera que varíen alrededor del 2% y se tengan por lo menos dos muestras más húmedas, y dos muestras más secas que el óptimo. Son por lo menos necesarios dos contenidos de agua en la rama seca y en la rama húmeda del óptimo para definir correctamente la curva de compactación de peso unitario seco (numeral 10.3). Algunos suelos con un contenido de agua óptimo muy alto o con una curva de compactación muy plana, pueden requerir incrementos de agua mayores para obtener un peso unitario seco máximo bien definido. Las adiciones de contenido de agua no deben exceder el 4%. Nota 6: En la práctica es posible definir visualmente un punto cerca del contenido de agua óptimo que normalmente es ligeramente menor que el límite plástico. Típicamente un suelo en el contenido de agua óptimo forma un terrón cuando se aprieta en la mano, y mantiene su forma cuando se disminuye la presión de la mano, pero se rompe nítidamente en dos secciones cuando se trata de doblar. A contenidos de agua menores o más secos que el óptimo, los suelos tienden a desmoronarse; y cuando los suelos están más húmedos que el óptimo tiende a mantener su forma en una masa cohesiva Use aproximadamente 2.3kg (5lb) del suelo tamizado para cada muestra que se compacte utilizando los procedimientos A o B, ó 5.9kg (13lb) utilizando el procedimiento C. Para obtener el contenido de agua de la muestra seleccionada en el numeral 9.2.1, ajuste las cantidades requeridas de agua así: para agregar agua, rocíela sobre el suelo durante el mezclado; para retirar agua permita que el suelo se seque en el aire a la temperatura ambiente o en un aparato tal que la temperatura de la muestra no pase de 60 o C. Mezcle el suelo frecuentemente durante el secado para mantener una distribución pareja del contenido de agua. Mezcle completamente cada muestra para asegurar una distribución uniforme del agua en toda la muestra y luego colóquela en un recipiente cubierto separado y déjelo reposar de acuerdo con la tabla 1 antes de la compactación. Con el objeto de seleccionar el tiempo de reposo, el suelo puede ser clasificado utilizando el método D2487 o el procedimiento D2488, o con datos de otras muestras de la misma fuente de material. En los ensayos de referencia la clasificación debe ser hecha por el método de la norma D2487. GRUPO DE GEOTECNIA 8 / 16

9 9.3 - Método de preparación en seco Si la mezcla está muy húmeda, al punto que no puede desintegrarse fácilmente con las manos, reduzca el contenido de agua por secado al aire hasta que el material sea friable. El secado puede hacerse en el aire o con el uso de un aparato secador tal que la temperatura de la muestra no exceda los 60 o C. Rompa completamente los agregados sin romper las partículas individuales. Pase el material a través de la malla adecuada: 4.75mm (#4), 9.5mm (3/8 ) ó 19mm (3/4 ). Cuando se prepare el material pasándolo por el tamiz de 9.5mm y para la compactación en el molde de 6, desintegre los agregados suficientemente, de modo que pasen la malla de 9.5 mm (3/8 ) para facilitar la distribución del agua a través del suelo en el mezclado posterior Prepare por lo menos cuatro, y preferiblemente cinco muestras, de acuerdo con el numeral Use aproximadamente 2.3kg (5lb) del suelo tamizado para cada muestra que se va a compactar utilizando el procedimiento A o B, ó 5.9kg (13lb) utilizando el método C. Agregue el agua necesaria para llevar los contenidos de agua de las muestras hasta los valores seleccionados en el numeral Siga el procedimiento de preparación de la muestra especificado en el numeral para secar el suelo o agregar agua y curar cada espécimen Compactación: Después del curado, si se requiere, cada muestra será compactada como sigue: Determine y registre la masa del molde o del molde y la base Ensamble y asegure el collar a la base. El molde que descansará sobre una base rígida como un cilindro o un cubo de concreto con una masa mayor de 91kg (200.5lbm). Asegure la base del molde a la fundación. El método de asegurarlo a la fundación rígida debe permitir una remoción fácil del conjunto de molde, collar y base, después que se termine la compactación. Tabla 1. Tiempo de reposo requerido para muestras humedecidas Clasificación GW GP SW SP GM Clasificación SM Todos los demás suelos Tiempo mínimo de reposo No tiene ningún requisito No tiene ningún requisito No tiene ningún requisito No tiene ningún requisito 3h Tiempo mínimo de reposo 3h 16h Compacte el espécimen en cinco capas, después de la compactación todas las capas deben quedar aproximadamente iguales en espesor. Antes de la compactación coloque el suelo suelto en el molde y espársalo en una capa de espesor uniforme. Apriete ligeramente el suelo antes de la compactación, utilizando el martillo de compactación manual o un cilindro de 50mm de diámetro, hasta que no esté en un estado suelto o esponjado. Al terminar la GRUPO DE GEOTECNIA 9 / 16

10 compactación de cada una de las primeras cuatro capas, debe retirarse cualquier cantidad de suelo adyacente a las paredes del molde que no ha sido compactado o que se extienda por encima de la superficie compactada. El suelo que se retira puede ser incluido en la capa siguiente; para ello puede utilizarse un cuchillo u otro instrumento adecuado. La cantidad total de suelo utilizado debe ser tal que la quinta capa compactada llegue hasta el collar, pero no exceda 6mm (1/4 ) por encima del borde superior del molde. Si la quinta capa compactada se extiende más de 6mm (1/4 ) por encima del borde superior del molde, la muestra debe ser descartada. La muestra debe ser descartada cuando el último golpe del martillo en la compactación de la quinta capa da lugar a que la base del martillo quede por debajo del borde superior del molde de compactación Compacte cada capa con 25 golpes para el molde de 104.6mm (4 ) o con 56 golpes para el molde de 152.4mm (6 ). Nota 7: Al compactar muestras con un contenido de humedad mayor que el óptimo, pueden presentarse superficies compactadas irregularmente y es necesario el buen juicio del operador para determinar la altura promedia de la muestra Al operar el martillo manual, tenga cuidado de evitar que la guía tubular se levante durante el golpe del martillo hacia arriba. Mantenga estacionaria la guía tubular y dentro de 5 O de la vertical. Aplique los golpes a una velocidad uniforme de aproximadamente 25 golpes/min, y de manera tal que se dé un cubrimiento completo y uniforme de la superficie de la muestra Después de la compactación de la última capa, remueva el collar y la base del molde excepto si se trata de suelos muy húmedos o muy secos, como se anota en el numeral Puede utilizarse un cuchillo para recortar el suelo adyacente al collar al soltarlo, para evitar la alteración del suelo por debajo del borde superior del molde Talle cuidadosamente la muestra compactada para conseguir una superficie uniforme, deslizando el enrasador sobre el borde superior del molde. Se puede prevenir la ruptura de la parte superior del suelo por debajo del borde del molde si se labra la muestra por encima de dicho borde con un cuchillo. Llene cualquier hueco en la superficie superior del molde con el suelo sin usar o con el suelo resultante del labrado de la muestra, presiónelo con los dedos y nuevamente enrase al nivel de la parte superior del molde. Repita las operaciones precedentes en el fondo de la muestra cuando el volumen del molde se ha determinado sin la base. Para suelos muy húmedos o muy secos, puede perderse suelo o agua si se remueve la platina de la base. En estas situaciones, deje la platina de la base fijada al molde. Cuando se deja la platina de la base fijada al molde, el volumen del molde debe ser calibrado con la platina de la base fija al molde, en lugar de hacerlo con un plato de plástico o vidrio como se anota en el Anexo 1 (A1.4.1) Determine y registre la masa del espécimen y del molde con precisión de 1g. Cuando la platina de la base se deja fijada al molde, determine y registre la masa del espécimen, del molde y de la base con precisión de 1 g Remueva el material del molde y determine el contenido de agua utilizando la muestra completa (método preferido) o una porción representativa de ella. Cuando se usa toda la muestra, desintégrela para facilitar el secado. Si se trata de obtener una porción representativa, corte la muestra compactada axialmente a través del centro y remueva aproximadamente 500g de material de las caras cortadas. Obtenga el contenido de agua de acuerdo con el método de ensayo D2216. GRUPO DE GEOTECNIA 10 / 16

11 9.5 - Una vez terminada la compactación de la última muestra, compare los pesos unitarios húmedos para asegurarse de que se tiene el patrón deseado de datos en cada lado del contenido de agua óptimo en la curva de compactación. Para hacer tal evaluación puede ser de ayuda graficar el peso unitario húmedo y el contenido de agua de cada espécimen compactado. Si no se obtiene el patrón deseado, se requerirán muestras compactadas adicionales. Generalmente, es suficiente solo un valor de contenido de agua por encima del contenido de agua que define el peso unitario húmedo máximo, para asegurar que se cuenta con datos en el lado húmedo del contenido óptimo de agua para el peso unitario seco máximo CÁLCULOS Calcule el peso unitario seco y el contenido de agua de cada muestra compactada como se indica en los numerales 10.3 y Grafique los valores y dibuje la curva de compactación como una curva suave a través de los puntos (vea el ejemplo en la figura 3). Grafique el peso unitario seco aproximando a 0.2kN/m 3 (0.1lbf/pie 3 ) y el contenido de agua aproximándolo al 0.1%. Determine el contenido de agua óptimo y el peso unitario seco máximo de la curva de compactación. Si se retiró más de un 5% por peso de material de sobretamaño de la muestra, calcule el contenido óptimo de agua y el peso unitario seco máximo corregido del material total, utilizando el procedimiento de la norma D4718. Esta corrección puede hacerse sobre la muestra del ensayo de densidad de campo en lugar de hacerlo al espécimen del ensayo de laboratorio Grafique la curva del 100% de saturación. Los valores del contenido de agua para la condición del 100% de saturación pueden ser calculados como se explica en el numeral 10.5 (figura 3). 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 Curva de compactación Proctor modificado C u r v a d e % d e s a t u r a c i ó n Figura 3. Curvas de compactación y 100% de saturación GRUPO DE GEOTECNIA 11 / 16

12 Nota 8: La curva del 100% de saturación es una ayuda para dibujar la curva de compactación. Para los suelos que contienen más de un 10% de finos las dos curvas generalmente se hacen aproximadamente paralelas en el lado húmedo de la curva de compactación entre el 92% y 95% de saturación a contenidos de humedad muy por encima del óptimo. Teóricamente, la curva de compactación no puede cruzar a la derecha de la curva del 100% de saturación. Si ocurre así, hay un error en la gravedad específica de los sólidos, en las medidas, en los cálculos, en los procedimientos de ensayo, o en el gráfico. Nota 9: La curva del 100% de saturación, frecuentemente es conocida como la curva de cero vacíos de aire o la curva de saturación completa Contenido de agua, w: Calcúlelo de acuerdo con el método de la norma D Peso unitario seco: Calcule la densidad húmeda (ecuación 1), la densidad seca (ecuación 2), y luego el peso unitario seco (ecuación 3) como sigue: 1000 ( M1 M 2 ) ρ m = (1) V donde, ρm: densidad húmeda de la muestra compactada, Mg/m 3 M1: masa del espécimen húmedo y el molde, kg. M2: Masa del molde de compactación, m 3 V: volumen del molde de compactación, m 3 (ver anexo 1). ρm ρ = (2) d w donde, ρd: densidad seca de la muestra compactada, Mg/m 3 w: contenido de agua, % γ d = ρ d (kn/m 3 ) (3) donde, γd: peso unitario seco de la muestra compactada Para calcular los puntos para hacer el gráfico de la curva del 100% de saturación o la curva de cero vacíos con aire, seleccione valores del peso unitario seco, calcule correspondientes valores del contenido de agua correspondiente a la condición del 100% de saturación como sigue: W sat = 100 ( γω G s γd )/ γd G s Donde, w sa t: contenido de agua para la condición de saturación completa, % γ w : peso unitario del agua, 9807kN/m 3 γ d : peso unitario del suelo, kn/m 3 G: gravedad especifica del suelo Nota 10: La gravedad específica puede ser estimada por la muestra del ensayo a partir de los datos de ensayo de otras muestras de la misma clasificación y la misma fuente de suelo. De lo contrario es necesario hacer otro ensayo para determinar la gravedad específica (Norma D854). GRUPO DE GEOTECNIA 12 / 16

13 11 - INFORME El informe debe tener la siguiente información: Procedimiento utilizado (A, B o C) Método de preparación utilizado (húmedo o seco) El contenido de agua al ingresar al laboratorio, si se determinó Contenido de agua óptimo normal, aproximado al 0.5% Peso unitario seco máximo normal, aproximado al 0.5 lbf/pie Descripción del martillo (manual o mecánico) Datos de los tamices aplicables para la determinación del procedimiento seguido (A, B ó C) Descripción del material utilizado en el ensayo de acuerdo con la norma D2488, o clasificación por la norma D Gravedad específica y métodos de determinación Origen del material usado en el ensayo, por ejemplo, proyecto, localización, profundidad y similares Curvas de compactación mostrando los puntos de compactación, utilizados para establecer la curva, y la curva del 100% de saturación, el punto de peso unitario seco máximo y el contenido de agua óptimo Los datos de corrección por sobretamaños si se utilizaron, incluyendo la fracción de sobretamaño (fracción gruesa), Pc en % PRECISIÓN Y SESGO Precisión: Se está evaluando datos para determinar la precisión de este método de ensayo. Adicionalmente sé esta solicitando datos pertinentes de los usuarios del método de ensayo Sesgo: No es posible obtener información sobre sesgo, pues no hay otro método de determinar los valores del peso unitario seco máximo y el contenido óptimo del agua DESCRIPTORES características de compactación; compactación del suelo; Compactación por impacto con el esfuerzo modificado; curvas densidad-humedad; densidad. GRUPO DE GEOTECNIA 13 / 16

14 ANEXO (Información obligatoria) A1. Volumen del molde de compactación A Alcance A Este anexo describe el procedimiento para determinar el volumen del molde de compactación. A El volumen es determinado por un método de llenado con agua y verificado por un método de medidas lineales. A Equipos A Además del equipo enumerado en la sección 6 se requiere de los siguientes Ítems. A Micrómetro o calibrador de carátula: Con un rango de medición de por lo menos de 0 a 150 mm (0 a 6 ) y legible hasta 0.02mm (0.001 ) A Micrómetro interior: Con un rango de medida de por lo menos 50 a 300 mm (2 a 12 ) y legible hasta 0.02mm (0.001 ) A Placas de vidrio o de plástico: Dos placas de plástico o de vidrio de200 x 200mm x 6mm (8 x8 x ¼ ) A Termómetro: En el rango de 0 a 50 C, con graduación de 0.5 C de acuerdo con los requerimientos de la norma E1. A Grasa de grifo, teflón, o un sellante similar. A Equipo misceláneo: Jeringa de bulbo, toallas, etc. A Precauciones A Lleve a cabo este procedimiento en un área aislada de vientos o fluctuaciones extremas de temperaturas. A Procedimiento. A Método de llenado de agua A Engrase ligeramente le borde inferior del molde de compactación y colóquelo sobre una de las placas de vidrio o de plástico. Engrase ligeramente el borde superior del molde. Tenga cuidado de no engrasar el interior del molde. Si es necesario utilizar la placa de base, como se anotó en el numeral , coloque el molde engrasado sobre la placa de base y asegúrelo con los tornillos de cierre. A Determinar la masa del molde engrasado y las placas de vidrio o plástico con una precisión de 1g y regístrelo. Cuando se utiliza la placa de base en lugar de la placa de vidrio o de plástico de fondo, determine la masa del molde, la placa de la base y una placa de vidrio o de plástico para utilizar sobre el extremo superior del molde con aproximación de 1g y regístrelo. A Coloque el molde y la placa de fondo de plástico o de vidrio sobre una superficie firme a nivel y llene el molde con agua hasta un poco por encima del borde. A Deslice la segunda placa sobre la superficie superior del molde de tal manera que el borde permanezca completamente lleno de agua y no haya burbujas de aire atrapadas. Agregue o remueva el agua si es necesario con la jeringa de bulbo. GRUPO DE GEOTECNIA 14 / 16

15 A Seque completamente cualquier exceso de agua del exterior del molde y de las placas. A Determinar la masa del molde, las placas y el agua y regístrelo con aproximación a 1g. A Determinar la temperatura del agua en el molde con aproximación a 1 C y regístrelo. Determine y registre la densidad absoluta del agua a partir de la tabla A.1. Tabla A1. Densidad del agua a diferentes temperaturas Temperatura, C Densidad del agua, g /ml , A Calcule la masa de agua en el molde por sustracción de la masa determinada en el numeral A y la masa determinada en el numeral A A Calcule el volumen de agua dividiendo la masa del agua por la densidad del agua y registre hasta una aproximación de 1cm 3. A Cuando se usa la placa de base para la calibración del volumen del molde repita las operaciones de los numerales A hasta A A Método de medidas lineales. A Usando bien sea el micrómetro o el micrómetro interior, mida el diámetro del molde seis veces en el extremo superior del molde y seis veces en el fondo del molde, espaciando cada una de las medidas del fondo y de la parte superior uniformemente alrededor de la circunferencia del molde. Registre los valores con una aproximación de 0.02 mm. A Usando el micrómetro, mida la altura interior de molde haciendo tres medidas igualmente espaciadas alrededor de la circunferencia del molde. Registre los valores con aproximadamente a 0.02 mm. A Calcule el diámetro superior promedio, el diámetro promedio del fondo y la altura promedia. A Calcule el volumen del molde y regístrelo con una aproximación a 1 cm 3 como sigue: 2 h( d ) = t + d V b (SI) 3 16*10 donde, V : volumen del molde, cm 3 h : altura promedio, mm. d t : diámetro promedio del borde superior, mm. GRUPO DE GEOTECNIA 15 / 16

16 d b : diámetro promedio del fondo del molde, mm 1/10 3 : constante para convertir de mm 3 a cm 3 A Comparación de resultados. A El volumen obtenido por cualquier método debe encontrarse dentro de los requerimientos de tolerancia del volumen definido en los numerales y A La diferencia entre los dos métodos no debe exceder 0.5% del volumen nominal del molde. A Repita la determinación del volumen si estos criterios no se cumplen. A Si no se obtiene una correspondencia entre los dos métodos aún después de varios intentos, es una indicación de que el molde está deformado y debe ser reemplazado. A Use el volumen del molde determinado por el método de llenado de agua como el valor del volumen asignado para calcular la densidad seca y húmeda (ver 11.4) REFERENCIAS ASTM Standard C136-93: Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates ASTM Standard D422-63: Method for Particle-Size Analysis of Soils ASTM Standard E319-85: Methods for Testing Single-Arm Balance ASTM Standard D653-90: Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained Fluids ASTM Standard D : Practice for Correction of Unit Weight and Water Content for Soils Containing Oversize Particles ASTM Standard D : Practice for Description and Identification of Soils (Visual- Manual Procedure) ASTM Standard D : Practices for Preserving and Transporting Soil Samples ASTM Standard E1-93: Specification for ASTM Thermometers ASTM Standard D : Specification for Evaluating, Selecting, and Specifying Balances and Scales for Use in Soil and Rock Testing ASTM Standard E11-87: Specification for Wire-Cloth Sieves for Testing Purposes ASTM Standard D : Test Method for Classification of Soils for Engeneering Purposes ASTM Standard D698-91: Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12400ft-lbf/ft 3 (600KNm/m 3 )) ASTM Standard D : Test Method for Laboratory Compaction Characteristics 3 3 of Soil Using Modified Effort (56000 ft lbf / ft (2700kNm/ m )) ASTM Standard D : Test Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock ASTM Standard C127-88: Test Method for Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate ASTM Standard D854-92: Test Method for Specific Gravity of Soils ASTM Standard D : Test Methods for Calibration of Laboratory Mechanical- Rammer Soil Compactors ASTM Standard D : Test Methods for Maximum Index Density and Unit Weight of Soils Using a Vibratory Table. GRUPO DE GEOTECNIA 16 / 16