Compactacion AASHTO

8/20/2019 Compactacion AASHTO

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Las pruebas permiten determinar la curva de compactación de los materiales paraterracerías, y a partir de ésta inferir su masa volumétrica seca máxima y su contenido

de agua óptimo. Consisten en determinar las masas volumétricas secas de un materialcompactado con diferentes contenidos de agua, mediante la aplicación de una mismaenergía de compactación en prueba dinámica y, graficando los puntoscorrespondientes a cada determinación, trazar la curva de compactación del material.

Objetivo y Definición:

COMPACTACION AASHTO

SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES DIRECCIÓN GENERAL DE CONSERVACION DE CARRETERAS

“CURSO DE CAPACITACION EN MATERIA DE PRUEBAS DELABORATORIO PARA OBRAS DE VIAS TERRESTRES”.

M-MMP-4-01-010 ( EN ELABORACIÓN)


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Equipo y Material que se Utiliza:

El equipo para estas pruebas estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y

completo en todas sus partes. Todos los materiales serán de alta calidad.

Moldes: metálicos de forma, cilíndrica, de volúmenes V y masas Wt conocidos, provistos de una placa de base metálica a la cual se asegura el cilindro y una

extensión o collarín removible con diámetro interior igual al del cilindro, con la formay dimensiones indicadas en la Figura 1, dependiendo de la variante de prueba, segúnlo indicado en la tabla 1.

101,6 + 0,4

3,2 9,5

Pasador

Superficiepulida

Extensión o collarín,variantes A y C

C

6 0 , 3

5 0 , 8

114,4




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1 1 6 ,

4

+ 0 ,

1

155

9,5

Placa de base

Molde, variantes A y C

108

101,6 + 0,4

Tres tornillos de 6,3 mm dediámetro con cuerda finasobresaliendo 1,6 mm parasujetar el pesador de laextensión, repartidos en 120°

6,3

3,2

8

6,35

Volumen =947+ 8 cm3

152,4 + 0,7

3,2

5 0 , 8

Pasador

Superficie pulida

Extensión o collarín,variantes B y D

C

6 0 ,

3

165,1

9,5



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1 1 6 , 4

+ 0 ,

1

203,2

Placa de base

Molde, variantes B y D

108

152,4 + 0,7

Tres tornillos de 6,3 mm dediámetro con cuerda finasobresaliendo 1,6 mm parasujetar el pesador de laextensión, repartidos en 120°

3,2

9,5

6,35

Volumen =2 123 + 21 cm3

3,2

Cuatroperforaciones repartidas

en 90°

9.5

1710

A l t u r a

d e

c a í d a

l i b r e , v e r T a b l a

1

9.5

17 50,850,8

15

1,9

Perilla

Masa total delpisón, ver Tabla 1

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Pisón y Guía

FIGURA 1.- Moldes cilíndricos y pisones para las pruebas de compactación AASHTO



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Equipo y Material que se Utiliza:

- Pisones

- Regla- Balanzas- Horno- Base cúbica

- probetas- Mallas “3/4” y n°4- Capsulas- Charolas- Cucharon

- Aceite



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VARIANTES DE LAS PRUEBAS:

Las pruebas se pueden realizar con una de las siguientes cuatro variantes, según se

muestra en la Tabla 1.Tipo de prueba stándar Modificada

Masa del pisón, kg 2,5+0,01 4,54,+0,01

Diámetro del pisón, mm 50,8 50,8

Altura de caída del pisón, cm 30,5+0,1 45,7+,0,1

Número de capas 3 5

Variantes Ay C B yD Ay C B yD

Tamaño máximo del material, mm4,75 (N°4) 19,0(3/4”) 4,75 (N°4) 19,0(3/4”)

Diámetro int. Delmolde, mm 101,6+0,4 152,4+0,7 101,6+0,4 152,4+0,7

Númerode golpes por capa 25 56 25 56

Tamaño de la muestra de prueba,

kg

4,0 7,5 4,0 7,5



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Preparación de la Muestra:

La preparación do a muestra do materiales para terracerías, obtenida según se

establece en el Manual M.MMP.1.01, Muestreo de Materiales pare Terracerías, sehace de la siguiente manera:

De acuerdo con lo indicado en el Manual M.MMP.1.03, Secado, Disgregado y

Cuarteo de Muestras, se separa por cuarteos una porción representativa deaproximadamente 4 kg para las variantes A y C, y de aproximadamente 7,5 kg, parelas variantes B y D.

En el caso de las variantes A y B, el material se criba a través de la malla N°4 (4,75mm), mientras que para las variantes C y D el material se criba a través do la malla3/4” (19 mm); en ambos casos se efectúa el cribado en forma manual, colocando lafracción que pasa en una charola y desechando el retenido.

Se homogeneizada perfectamente el material que constituye la porción de prueba.



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A la porción preparada, se le agrega la cantidad de agua necesaria para que una vezhomogeneizada, tenga un contenido de agua inferior en 4 a 6% respecto al óptimoestimado.

En el caso de quo se hayan formado grumos durante la incorporación del agua, serevuelve el material hasta disgregarlo totalmente. Se mezcla cuidadosamente la

porción para homogeneizarla y se divide en tres fracciones aproximadamente iguales,

en el caso de la prueba estándar y en cinco porciones para la prueba modificada.

Se coloca une do las fracciones de material en el molde de prueba seleccionado deacuerdo con la variante de que se trate, con su respectiva extensión, el cual se apoyasobre el bloque de concreto para compactar el material con el pisón que corresponda,aplicando 25 golpes para el caso de las variantes A y C ó 56 golpes para las variantesB y D, repartiendo uniformemente los golpes en la superficie de la capa, como semuestra en la Figura 2 de este Manual. Para el caso de la prueba estándar se utiliza el



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pisón de 2,5 kg, con una altura de caída libre do 30,5 cm y para el caso de la pruebamodificada, la masa del pisón y la caida libre serán de 4,54 kg y 45,7 cm,respectivamente. Se escarifica ligeramente la superficie de la capa compactada y se

repite el procedimiento descrito para las capas subsecuentes.

Terminada la compactación de todas las capas, se retira la extensión del molde y severifica que el material no sobresalga del cilindro en un espesor promedio de 1,5cm

como máximo; de lo contrario la prueba se repetirá utilizando de preferencia unanueva porción de prueba con masa ligeramente menor que la inicial. En el caso deque no exceda dicho espesor, se enrasa cuidadosamente el espécimen con la reglametálica.



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FIGURA 2.- Elaboración del espécimen do prueba

A continuación, se determina la masa del cilindro con el material de prueba y seregistra como W i , en g, anotándola en una hoja de registro, como la mostrada en laFigura 3 do este Manual.



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Se saca el espécimen del cilindro, se corta longitudinalmente y de su parte central seobtiene una porción representativa para determinar su contenido do agua (w), de acuerdocon el procedimiento indicado en el Manual M.MMP.1.04, Contenido de Agua; seregistran los datos correspondiontes a esta determinación en la misma hoja de registrocomo la mostrada en la Figure 3 de este Manual.Se incorporan las fracciones del espécimen al material que sobró al enrasarlo, en su caso,se disgregan los grumos, se agrega aproximadamente 2% de agua con respecto a la masa

inicial de la porción de prueba y se repiten los pesos descritos en las Fracciones G.2. aG.6. do esto Manual.Con la misma porción do prueba se repite lo indicado en a Fracción G.7. de este Manual,incrementando sucesivamente su contenido de agua, hasta que dicho contenido sea tal

que el último espécimen elaborado presente una disminución apreciable en su masa conrespecto al anterior. Para definir convenientemente la variación de la masa volumétricado los especimenes elaborados respecto a sus contenidos de agua, se requiere compactar cuatro



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o cinco especímenes, que en la segunda determinación la masa del cilindro con elespécimen húmedo, sea mayor que en la primera y que en la penúltima determinaciónsea mayor que en la última.

En materiales degradables es conveniente preparar muestras de prueba diferentes parecada determinación.

FORMATO DE REGISTRO DE DATOSCOMPACTACION AASHTO



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OBRA: Autopista: Querétaro-Irapuato

LOZALIZACIÓN: km 64+183TRAMO:SUBTRAMO:ORIGEN:SONDEO No: PCA-7 MUESTRA: No. 5

DESCRIPCIÓN: Arena arcillosa con 30% aproximadamente de grava(sc)

FECHA: 17 de Agosto de 2000

PRUEBA: 22-125OPERADOR: Ernesto HernándezCALCULÓ: Gabriel Marcial

PRUEBA DE COMPACTACIÓN DINAMICA

METODO: AASHTO Estándar MOLDE: R MESA EN g: 2 750

VARIANTE: A No. DE GOLPES POR CAPA: 25



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Espécimen número 1 2 3 4 5

Cápsula número 2 6 3 9 1

Masa cápsula + Suelo húmedo, (g) 193.8 204,2 198,1 172,4 187,9

Masa cápsula + Suelo seco, (g) 169,0 177,0 171,0 143,8 156,8

Masa del agua, (g) 24,8 27,2 27,1 28,6 31,1

Masa cápsula, (g) 38,0 47,2 52,3 28,9 41,5

Masa suelo seco W S, (g) 131,0 129,8 118,7 114,9 115,3

Contenido de agua w, (%) 18,9 21,0 22,9 24,9 27,0

Masa del molde + Suelo húmedo W i,(g) 6 449 6 619 6 711 6 741 6 743

Masa del molde Wt,(g) 2 750 2 750 2 750 2 750 2 750

Masa suelo húmedo Wm,(g) 3 699 3 699 3 699 3 699 3 699

Volumen del molde V ,(cm3) 2 133 2 133 2 133 2 133 2 133

Masa volumétrica húmeda Y m,(kg/m3) 1 734 1 734 1 734 1 734 1 734

Masa volumétrica seca Y d ,(kg/m3) 1 458 1 458 1 458 1 458 1 458

FORMATO DE REGISTRO DE DATOSCOMPACTACION AASHTOTABLA DE DATOS



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M a s a

v o l u m é t r i c a s e c a g d , ( k g / m 3 )

Contenido de agua w, (100%)

FORMATO DE REGISTRO DE DATOSCOMPACTACION AASHTO

GRAFICO REPRESENTATIVO (FIGURA 3)



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CALCULOS Y RESULTADOS

En la hoja de registro como la mostrada en la Figura 3 de este Manual, se anota la masavolumétrica del material húmedo de cada espécimen; para calcularla se emplea la

siguiente expresión:

Donde:

Masa volumétrica del material húmedo, (kg/m3)Masa del cilindro con el material húmedo compactado, (g)Masa del cilindro (g)Volumen del cilindro, (cm3)

Se calcula y se registra en la hoja de registro como la mostrada en la Figure 3, la masavolumétrica seca de cada espécimen, empleando la siguiente expresión



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Donde:Masa volumétrica seca del espécimen, (kg/m3)Masa volumétrica del material húmedo, (kg/rn3)

Contenido do agua del espécimen, (%)

En una grafica como la incluida en la hoja de registre quo se muestra en la Figure 3 doeste Manual, en la que en el eje de las ordenadas se indican las mesas volumétricassecas (Yd ,) y en el de las abscisas los contenidos de agua (a), se dibujan los puntas

correspondientes a cada espécimen, los que se unen con una línea continua de formaaproximadamente parabólica denominada curva de compactación, la que determina lavariación de la masa volumétrica seca del material para diferentes contenidos de agua yuna misma energía de compactación, como la que se ilustra en la misma Figura.

Se determinan y reportan la masa volumétrica máxima seca del material, Ydmáx , enkg/rn3 y su contenido de agua óptimo, a 0, en %, que se obtienen en forma gráfica de lacurva de compactación: La ordenada en el punto más alto de dicha curva representa la

masa volumétrica seca máxima Y dmáx , y la abscisa de ese punto, el contenido de aguaóptimo, a 0,



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En caso necesario, se determina la curva de saturación teórica del material, para loque se calculan los contenidos de agua para las masas volumétricas secas, Yd , con losque el material compactado quedaría saturado, Ydsat . Este cálculo se realiza para 4

mesas volumétricas secas diferentes, utilizando la siguiente expresión:

Donde:

Contenido de agua para el cual el material, en las condiciones de compactación,estaría saturado, (%)Masa volumétrica seca del material compactado, (kg/m3)Densidad relativa de sólidos del material, determinada según corresponda al

tamaño de sus partículas, como se indica en el Manual M.MP.1.05, Densidades Relativas y Absorción

Masa volumétrica del agua destilada a 4°C, (kg/rn3), considerada en la practicacomo 1 000 kg/m3



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En la misma grafica quo contiene la curva de compactación, se dibujan y unen conuna línea continua, los puntos correspondientes a las mesas volumétricas secas delmaterial y los contenidos de agua para los cuales estaría teóricamente saturado,

calculados como se indica en la Fracción anterior, obteniéndose la curva de saturaciónteórica; se verifica que la curva de compactación no corte la curva de saturaciónteórica. En a Figura 4 do esto Manual, se muestran las curvas de 100% de saturaciónteórica típicas correspondientes a materiales cuyas densidades relativas varían de 2,4

a 2,8. Es usual trazar también las curvas correspondientes a grados de saturaciónteórica de 90 y 95 %, las que si pueden ser cortadas por la curva de compactación.Para simplificar las cálculos que definen la curva de 100 % de saturación teórica,dependiendo de la densidad de sólidos del material, los datos pueden tornarse de laFigura 4.



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Curvas de saturación

teórica

Densidad relativa de la fase

sólida del material (Ss)

M a s a v o l u m é t r i c a s e c a Y d ,

( k g / m

3 )

Contenido de agua w, (100%)

2,8

2,7

2,6

2,5

2,4

FIGURA 4.- curvas típicas de saturación teórica



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Todas los cálculos correspondientes a la curva de compactación a que se refiere estáClausula, se reportan en el formato mostrado en la Figura 3 de este Manual.

PRECAUCIONES

Pare evitar errores durante la ejecución de las pruebas, se observan las siguientes precauciones:

1.1 Que las pruebas se realicen en un lugar cerrado, con ventilación indirecta, limpiay libre de corrientes de aire y de partículas que provoquen a contaminación de lasmuestras de material.

1.2 Que la muestra utilizada para la prueba de compactación, se seque solamente lonecesario pera poder disgregarla.



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1.3 Que durante la compactación, los golpes del pisón se repartan uniformemente entoda la superficie del espécimen, aplicando los golpes sucesivos en puntos

diametralmente opuestos, manteniendo la guía en posición vertical, cuidando que lacaída del pisón sea libre y que la superficie del misma se mantenga limpia.

1.4 Que la curva de compactación se obtenga siempre con contenidos de agua

crecientes y no secando la muestra durante la ejecución de la prueba.

1.5 Que el contenida de agua del primer espécimen sea inferior al óptimo y que cadauna de las ramas de a curva mencionada se define como mínimo con dos puntos.



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