ensayo para la determinacion de la humedad optima de una muestra de suelo

1. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 1
Proctor modificado
CRISTIAN FERNANDO REYES: 504508
JONATHAN STEVEN ORTIZ:
INFORME DE LABORATORIO
DOCENTE: INGE. EDWIN GUERRERO
PAVIMENTOS Y LABORATORIO
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

2. 1. Introducción
La compactación de una masa de suelo es el proceso mecánico por el cual buscamos
mejorar las características del suelo en cuestión para su desempeño óptimo en los procesos
constructivos para los cuales lo vayamos a usar, este proceso implica una densificación de
la masa de suelo y por tanto una reducción importante en el volumen de vacío que pueda
tener la muestra, para lograr de manera adecuada esta densificación le material debe contar
con una determinada cantidad de agua que conocemos como humedad óptima. En este
ensayo de laboratorio basado en la norma INV 142-13, se realizó la determinación la curva
de compactación, y de saturación, de esta manera hallamos uno de los primeros paramentos
a tener en cuenta en proyectos de construcción en los que se requiera la realización de
compactar material como por ejemplo para la estructuración de capas de afirmados, bases y
sub-rasantes en la construcción de carreteras.
2. Resumen
Se tomó una muestra de suelo de 5 kg que pasa por el tamiz #3/4, se le agrego agua hasta
llegar al contenido requerido de acuerdo al porcentaje que fue previamente escogido y
mezclándolo para obtener un material homogéneo, posteriormente se determinó el peso del
molde de proctor y se vertió una primera muestra del material la cual fue compactada por
el martillo uniformemente por todo el molde dando una cantidad de 56 golpes por capa de
material hasta completar 5 capas. Utilizando una regla se recortó el exceso de suelo en el
molde asegurándonos de que la parte superior del molde sea paraje con el suelo
compactado, se procede a retirar un núcleo de muestra del suelo y este es pesado y es
llevada a horno por un periodo aproximado de 24 horas

3. 3. Objetivos
3.1. General
Determinar el peso volumétrico seco máximo que pueda alcanzar el material seleccionado,
así como el contenido de humedad óptimo para el proceso de compactación
3.2. Específicos
 Identificar las características de la muestra
 Reconocer e identificar los materiales y equipos utilizados para este ensayo
4. Especificaciones de la norma
A la hora de realizar el ensayo de la norma inv-e-142 es necesario conocer el grosor de las
partículas con el fin de determinar el método con el que realizaremos la prueba a la
muestra, llevaba da al laboratorio, en este caso, fue necesario desarrollarla por el método C,
que se basa en que el grosor de las partículas, que paso por el tamiz 3/4 “, se debe tener en
cuenta que si la muestra esta húmeda al momento de realizar las pruebas, es necesario
secarla con anterioridad, este secado se puede implementar por medio de equipos de secado
o al aire libre, teniendo la precaución de que la muestra no exceda los 60 °C en este
proceso. Se recomienda un peso mínimo de 5 kg, con el fin de que sea suficiente el material
a la hora de llevar a cabo la compactación, debido a que, de acuerdo a la cantidad de
muestra, se determinara la cantidad de humedad necesaria para lograr una buena
compactación del material. Para lograr un buen estimado se deben realizar varias pruebas,
las cuales deben llevar un orden en el apisonamiento, con el número ideal de golpes que
establece la norma, para este caso productor modificado se deberán aplicar 55 golpes, con
cinco capas uniformes a la hora de compactar. Es necesario hallar la humedad de la
muestra, antes y después del laboratorio, para esto se utilizan tres muestras del material y se
introducen por 24 horas al horno, con el fin de identificar las diferencias de peso antes y
después del horneado. Para realizar este laboratorio es indispensable regirse de las normas
del INVIAS debido a que ninguna construcción en Colombia se puede efectuar sin los
criterios establecidos.

4. 5. Equipo utilizado
5.1. Molde
Moldes cilíndricos, de paredes sólidas, fabricados con metal. Estos con collares ajustables
de aproximadamente 60 mm de altura
Imagen. 1 molde o recipiente de compactación
5.2. Martillo de operaciónmanual
Un martillo metálico con una masa de 4.536 ± 0.009 Kg. Con una cara plana circular de
diámetro de 50.80 ± 0.25mm. El martillo posee una guía apropiada que controle la altura de
la caída del golpe desde una altura libre de 457 ± 2 mm por encima de la altura del suelo.
La guía posee al menos 4 agujeros de ventilación para que la caída del martillo y la cabeza
no tengan restricciones
Imagen. 2 martillo de compactación

5. 5.3. Balanza
Imagen. 3 balanza digital
5.4. Horno
Termostáticamente controlado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5°C (230 +
9°F) para el secado de las muestra
Imagen. 4 horno
5.5. Regla metálica de enrace
De borde recto, al menos de 250 mm (10") de largo. Deberá tener un borde biselado y al
menos una cara plana en sentido longitudinal (usada para el corte final del suelo

6. 5.6. Herramientas misceláneas
 Pala para mezclado de suelo
 Recipientes
 Probeta

7. 6. Procedimiento
 Cada uno de los grupos debían seleccionar una cantidad de 5 kilogramos de la
muestra que haya pasado por el tamiz #3/4.
 Al a tener la muestra seleccionada y con la cantidad adecuada, cada uno de los
grupos agrego la cantidad de agua determinada para el 12%, 14% y 16%, la cual fue
agregada a la muestra con el uso de la probeta
 Ya con la muestra húmeda con la cantidad de agua deseada se dio inicio al proceso
de mezclado de la muestra para diseminar la cantidad de agua agregada y tener el
material homogéneo para la compactación
 La compactación se llevó a cabo mediante capas, es decir se fue adicionando al
molde capas de una altura aproximadamente igual, a cada capa se le fue
proporcionada una cantidad de 56 golpes mediante el uso del martillo
 Al realizar la compactación de las 4 capas especificadas se procede a quitar el
collarín del molde, de esta manera se observa que ha quedado sobre este una capa
de exceso sobre el borde de la camisa y para quitar este exceso se lleva a cabo el
enrasado de la muestra
 Ya con la muestra enrasada de manera adecuada se procede a tomar su peso
 Cada grupo tomó una parte de la muestra para ser puesta en el horno y de esta
manera determinar su humedad, para ello como ya es de saberse es necesario
conocer el peso del platón y el peso del platón con el material, ya con estos datos
tomados fue dejado en el horno por aproximadamente 24 para luego ser sacado y
tomado su peso nuevamente.

8. 7. Características de la muestra
 Se eligió el método c que nos permite un porcentaje mayor de material retenido
 La cantidad mínima para este método es de 29 kg por lo tanto la muestra de campo
deberá tener una masa húmeda de al menos 45 kg se puede requerir masas mayores
si la muestra contiene sobre tamaños o si se necesita elaborar puntos de
compactación adicionales
 Si no se dispone de los datos de granulometría se estiman como se usó en este
ensayo las proporciones de los materiales que pasen por el tamiz de ¾”

9. muestras alturahdelmolde(m) diametroφdelmolde(m) volumendelcilindor(m3) wmolde(gr) wagua(gr) %dehumedad wmolde+material+agua(gr) wmuestra(gr) wmuestraceca(gr) %humedaddelamuestra
4 0.165 0.1516 0.0029783 500 547 12% 10696 571.2 533.9 6.530%
5 0.166 0.157 0.0032136 500 647 14% 9886 488.6 444.8 8.964%
6 0.165 0.1525 0.0030138 500 747 16% 10626 760.7 683.3 10.175%
tabladeresultadosexperimentales
8. Resultados y cálculos
8.1. resultados

10. 8.2. Cálculos
8.2.1. Masa ceca de la fracción de ensayo
𝑀𝑆𝐹𝐸 =
𝑀 𝐻𝐹𝐸
1 +
𝑊𝐹𝐸
100
𝑀𝑆𝐹𝐸 =
(10696 𝑔𝑟 − 5000𝑔𝑟)
1 +
12
100
𝑀𝑆𝐹𝐸 = 5085.714 𝑔𝑟
muestras masa seca de la fraccion de ensayo
1 5085.714
2 4285.965
3 4850.000

11. 8.2.2. Densidad húmeda de cada sub-muestra
𝜌ℎ = 𝐾 ∗
𝑀 𝑇 − 𝑀 𝑀𝐷
𝑉
𝜌ℎ = 1 ∗
10696𝑔𝑟 − 5000𝑔𝑟
2978.32𝑐𝑚3
𝜌ℎ = 1.912
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
8.2.3. Densidad seca de cada sub-muestra
𝜌 𝑑 =
1.912
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
1 +
12
100
𝜌 𝑑 = 1.707
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
muestras
1
2
3
densidad humedad ρh
1.912483744
1.520394145
1.866750236
muestras
1
2
3
densidad seca ρd
1.707574772
1.333679074
1.609267445

12. 8.2.4. Peso unitario seco de cada sub-muestra
ϒ 𝑑 = 𝑘1 ∗ 𝜌 𝑑
ϒ 𝑑 = 9.8066 ∗ 1.707
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
ϒ 𝑑 = 16.74
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
muestras
1
2
3
peso unitario seco de cada sub-muestraϒd
17.60531621
13.68327532
16.61583809

13. 9. Importancia y uso
 Este tipo de ensayos suministran la información necesaria para determinar el
porcentaje de compactación y la humedad del suelo necesaria para que alcance un
comportamiento requerido
 Un uso y método para diseñar y controlar la compactación es el uso de relleno de
prueba para determinar el grado de requerimiento de compactación
 Los suelos que contienen partículas muy grandes son de difícil manejo por cuanto el
suelo compactado tendrá más vacíos de lo normal
10. Conclusiones
 Se caracterizó el material y se seleccionó el método adecuado para lograr los
resultados esperado
 Según los datos obtenidos por medio de la gráfica podemos decir que la humedad
óptima para el material es de 8,964%
 Analizando la muestra se consiguió el grado de compactación necesario para este
material lo que evidencio su utilidad
 No es necesario hace uso de una gran cantidad de agua para densificar el suelo
aunque si es necesario aplicar de una buena manera la compactación mecánica con
el martillo en el laboratorio para evitar resultados errados

14. 11. Bibliografía
 ACEVEDO BRAVO, Elber Mauricio, SUAREZ CASTELLANOS, Mónica Yaneth.
Elaboración del manual de calidad del laboratorio del área de suelos y materiales en
la Facultad de Ingeniería de la UPTC. Tunja 2002.
 INVÍAS. Relaciones de humedad. Masa unitaria seca en los suelos (ensayo
modificado de compactación). INV E-142-13