2. 1.4 Si el espécimen de prueba contiene más del 5 % en masa de
fracción sobredimensionada (fracción gruesa) y el material no se
incluye en la prueba, deberán efectuarse correcciones al peso
unitario y en el contenido de agua de moldeo del espécimen de
prueba o en el espécimen de prueba apropiado de campo in-situ para
peso unitario (o densidad) de peso (o densidad) utilizando la Práctica
D4718.
1.5 Por lo general, este método de prueba producirá un
máximo peso unitario seco bien definido para suelos de drenaje
no libre. Si este método de prueba se usa para suelos de drenaje
libre, el máximo peso unitario puede no ser bien definido y podría
ser inferior al obtenido utilizando los Métodos de Prueba D4253.
1.6 Todos los valores observados y calculados deberán cumplir
con los lineamientos para dígitos significativos y redondeo
establecidos en la Práctica D6026, a menos que sean sustituidos por
estos métodos de prueba.
1.6.1 A efectos de comparar los valores medidos o calculados
con los límites especificados, los valores medidos o calculados
deberán redondearse al decimal más próximo o dígitos
significativos en los límites especificados.
1.6.2 Los procedimientos utilizados para especificar cómo se
recogen/registran o calculan los datos en este estándar son
considerados como estándar de la industria. Además, son
representativos de los dígitos significativos que generalmente deben
ser retenidos. Los procedimientos utilizados no tienen en cuenta la
variación del material, el propósito de la obtención de datos, estudios
con fines especiales ni ninguna otra consideración relativa a los
objetivos del usuario. Es práctica habitual aumentar o reducir los
dígitos significativos de los datos reportados para que sean
proporcionales a estas consideraciones. Está fuera del alcance de
estos métodos de prueba considerar los dígitos significativos
utilizados en los métodos analíticos para diseños de ingeniería.
1.7 Los valores en unidades de pulgadas (in.) – libras (lb) deben
considerarse como el estándar. Los valores indicados en unidades SI
se dan a título meramente informativo, excepto en el caso de las
unidades de masa. Las unidades de masa se expresan únicamente en
unidades SI, g o kg.
1.7.1 Es una práctica común en la profesión de ingeniería usar
simultáneamente libras para representar tanto una unidad de masa
(lbm) y una de fuerza (lbf). Esto combina implícitamente dos
sistemas de unidades, es decir, el sistema absoluto y el sistema
gravitacional. Científicamente no es recomendable combinar el uso
de dos conjuntos separados de unidades de in-lb dentro de un solo
estándar. Estos métodos de prueba se han escrito utilizando el
sistema gravitacional de unidades cuando se trata del sistema de
pulgadas (in.) – libras (lb). En este sistema, la libra (lbf) representa
una unidad de fuerza (peso). Sin embargo, el uso de balanzas o
básculas que registran libras de masa (lbm) o el registro de la
densidad en lbm/ft3
no se deben considerar como no conformidad
con este estándar.
1.8 Este estándar no pretende abordar todo lo concerniente a
seguridad, si hubiere, asociado con su uso. El usuario de este
estándar tiene la responsabilidad de establecer las prácticas
apropiadas de seguridad y salud, y determinar la aplicación de las
limitaciones reglamentarias antes de su uso.
2
Los números en negrita entre paréntesis se refieren a la lista de referencias al final de
este estándar.
1.9 Advertencia – El mercurio ha sido designado por la EPA y
muchas agencias estatales como un material peligroso que puede
causar daños en el sistema nervioso central, riñones e hígado. El
mercurio o su vapor, pueden ser peligrosos para la salud y
corrosivos para los materiales. Se debe tener precaución al
manipular el mercurio y productos que contengan mercurio.
Consulte la Ficha de Datos de Seguridad de Materiales (FDS) para
más detalles y el sitio web de la EPA
(http://www.epa.gov/mercury/faq.htm) para mayor información.
Los usuarios deben ser conscientes de que la venta de mercurio o
productos que contengan mercurio, o ambos, podría estar prohibida
en su estado de acuerdo con la ley estatal.
2
. Documentos de Referencia
2.1 Estándares ASTM:3
C127 Método de Prueba para Determinar Densidad Relativa
(gravedad específica) y la Absorción del Agregado Grueso
C136 Método de Prueba para Análisis por Tamizado de Agregados
Finos y Gruesos
C670 Práctica para la Preparación de Declaraciones sobre la
Precisión y Sesgo para Métodos de Prueba en Materiales de
Construcción
D653 Terminología Relacionada con Suelos, Rocas y Contenido
de Fluidos
D698 Métodos de Prueba para las Características de Compactación
de Suelos en Laboratorio Usando un Esfuerzo Estándar (12 400 ft-
lbf/ft3
(600 kN-m/m3
))
D854 Métodos de Prueba para Gravedad Específica de Suelos
Sólidos por Picnómetro Agua
D2168 Prácticas de Calibración en Laboratorio del
Pisón Mecánico de Compactación.
D2216 Método de Prueba para la Determinación en Laboratorio
del Contenido de Agua (Humedad) de Suelos y Rocas por Masa
D2487 Práctica para Clasificación de Suelos para Propósitos de
Ingeniería (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos)
D2488 Práctica para la descripción e identificación de suelos
(Procedimiento manual -visual)
D3740 Práctica para Requerimientos Mínimos para Agencias
Comprometidas con la Prueba y/o Inspección de Suelos y Rocas
como se usa en Diseño de Ingeniería y Construcción
D4220 Prácticas de Conservación y Transporte de Muestras de
Suelo
D4253 Métodos de Prueba para Índice de Densidad Máxima y Peso
Unitario de Suelos Usando una Mesa Vibratoria
D4718 Práctica para la Corrección del Peso Unitario y Contenido
de Agua en Suelos con Partículas Sobredimensionadas
D4753 Guía para la Evaluación, Selección, y Especificación de
Balanzas y Masas Estándar para Uso en Suelos, Rocas, y Pruebas
de Materiales de Construcción
D4914 Métodos de Prueba de Densidad y Peso Unitario de Suelos
y Rocas en Campo por el Método de Remplazo de Arena en un
Pozo de Prueba
D5030 Método de Prueba para la Densidad de Suelo y Roca en
Campo por el Método de Remplazo de Agua en un Pozo de Prueba
D6026 Práctica para el Uso de Dígitos Significativos en Datos de
Geotecnia
D6913 Métodos de Prueba para la Distribución del Tamaño de
Partícula (Gradación) de Suelos Usando Análisis por Tamizado
_____
3Para consultar los estándares ASTM, visite la página web de ASTM,
www.astm.org, o comuníquese con el Servicio de Atención al Cliente a
service@astm.org. Por Información sobre el Libro Anual de Estándares de ASTM,
consulte la página de Resumen de Documentos del estándar en la página web de
ASTM.
3. E11 Especificación para Tamices de Prueba de Tela de Malla de
Alambre y Tamices de Prueba
E319 Práctica para la Evaluación de Balanzas Mecánicas de una Sola
Placa
IEEE/ASTM SI 10 Norma para el Uso del Sistema Internacional de
Unidades (SI): El Sistema Métrico Moderno
3
. Terminología
3.1 Definiciones:
3.1.1 Véase la terminología D653 para definiciones generales.
3.1.2 Contenido de agua de moldeo, n -el contenido de agua del
espécimen de suelo (material) en el molde después de haber sido
reconstituido y compactado.
3.1.3 Esfuerzo modificado - en la prueba de compactación, el
término para el esfuerzo de compactación de 56 000 ft-lbf/ft3
(2700
kN-m/m3
) aplicado por el equipo y los métodos de esta prueba.
3.1.4 Máximo peso unitario seco modificado, Yd,max (lbf/ft3
(kN/m3
))- en la prueba de compactación, el máximo valor definido
por la curva de compactación para una prueba de compactación
usando un esfuerzo modificado.
3.1.5 Óptimo contenido de agua modificado, Wopt ( %)- en la
prueba de compactación, el contenido de agua con el que el suelo
puede compactarse hasta alcanzar el máximo peso unitario seco
usando un esfuerzo de compactación modificado.
3.2 Definiciones de los Términos Específicos de este Estándar:
3.2.1Fracción Sobredimensionada (fracción gruesa), Pc(%)-la
porción del espécimen total no utilizada en la realización de la
prueba de compactación. Puede ser la porción del espécimen total
retenido en el tamiz No. 4 (4.75-mm) del método A, en el tamiz de
3/8-in. (9.5-mm) del Método B, o en el tamiz de 3/4-in. (19.0-mm)
del Método C.
3.2.2 Fracción de Prueba (fracción más fina), PF (%) - la porción
del espécimen total utilizada para realizar la prueba de compactación.
Puede ser la fracción que pasa el tamiz No. 4 (4.75-mm) del Método
A, el tamiz de 3/8-in. (9.5-mm) del Método B, o el tamiz de 3/4-in.
(19.0-mm) del Método C.
4
. Resumen del Método de Prueba
4.1 Un suelo en un contenido de agua de moldeo seleccionado se
coloca en cinco capas en un molde de dimensiones predeterminadas,
cada capa compactada por 25 ó 56 golpes de un pisón de 10.00 lbf
(44.48-N) soltado desde una distancia de 18.00 in. (457.2 mm),
sometiendo al suelo a un esfuerzo total de compactación de
aproximadamente 56 000 ft-lbf/ft3
(2700 kN-m/m3
). Se determina el
peso unitario seco resultante. El procedimiento se repite para un
número suficiente de contenidos de agua de moldeo con el fin de
establecer una relación entre el peso unitario seco y el contenido de
agua de moldeo para el suelo. Cuando se plotean estos datos,
representan una relación curvilínea conocida como curva de
compactación. Los valores del óptimo contenido de agua y del
máximo peso unitario seco modificado se determinan a partir de la
curva de compactación.
5
. Importancia y Uso
5.1 El suelo colocado como relleno de ingeniería (terraplenes,
zapatas de cimentación, bases de carreteras) se compacta a un estado
denso para obtener propiedades de ingeniería satisfactorias tales como
resistencia al corte, compresibilidad, o permeabilidad. Además, los
suelos de cimentación a menudo se compactan para mejorar sus
propiedades de ingeniería. Las pruebas de compactación en
laboratorio proporcionan las bases para determinar el porcentaje de
compactación y el contenido de agua de moldeo necesario para
obtener las propiedades de ingeniería requeridas, y para controlar la
construcción con el fin de asegurar que se alcancen la compactación
y el contenido de agua requeridos.
Nota 3- El grado de compactación del suelo requerido para lograr las
propiedades de ingeniería deseadas se especifica a menudo como un porcentaje del
máximo peso unitario seco modificado según se determina usando este método de
prueba. Si el grado de compactación requerido es sustancialmente menor
que el máximo peso unitario seco modificado utilizando este método de
prueba, puede ser factible realizar la prueba utilizando el Método de
Prueba D698 y especificar el grado de compactación como porcentaje
del máximo peso unitario seco estándar. Debido a que se aplica más energía
para la compactación utilizando este método de prueba, las partículas del suelo
están más compactas que cuando se utiliza el D698. El resultado general es un
mayor peso máximo unitario seco, un menor contenido óptimo de humedad,
una mayor resistencia al corte, una mayor rigidez, una menor compresibilidad,
menores vacíos de aire y una menor permeabilidad. Sin embargo, en suelos de
grano fino altamente compactados, la absorción de agua puede resultar en
hinchamiento, con una menor resistencia al corte y una mayor compresibilidad, lo
que reduce los beneficios del mayor esfuerzo utilizado para la compactación (2). Por
otro lado, el uso del D698 permite la compactación con menos esfuerzo y, en
general, con un mayor óptimo contenido de humedad. El suelo compactado puede
ser menos quebradizo, más flexible, más permeable y menos susceptible a los
efectos de hinchamiento y contracción. En muchas aplicaciones, los códigos de
construcción pueden indicar qué método de prueba, el D698 o éste, debe utilizarse
cuando se especifica la comparación de los resultados de las pruebas en laboratorio
con el grado de compactación del suelo en el campo.
5.2 Durante el diseño de un relleno de ingeniería, las pruebas
realizadas para determinar el corte, consolidación, permeabilidad u
otras propiedades requieren que los especímenes de prueba se preparen
mediante la compactación del suelo con un contenido de agua de
moldeo preestablecido con el fin de obtener un peso unitario
predeterminado. Es una práctica común determinar primero el
contenido óptimo de agua (Wopt) y el máximo peso unitario seco (Ydmax)
por medio de una prueba de compactación. Los especímenes de prueba
se compactan con un contenido de agua de moldeo seleccionado (w),
ya sea húmedo o seco del óptimo (Wopt) o al óptimo (Wopt), y con un
peso unitario seco seleccionado relacionado con un porcentaje del
máximo peso unitario seco (Ydmax). La selección del contenido de agua
de moldeo (w), ya sea húmedo o seco del óptimo (Wopt) o al óptimo
(Wopt) y el peso unitario seco (Ydmax) puede basarse en experiencias
pasadas, o se puede investigar un rango de valores para determinar el
porcentaje necesario de compactación.
5.3 La experiencia indica que los métodos descritos en la sección 5.2
o los aspectos de control de la construcción tratados en la sección 5.1
son extremadamente difíciles de implementar o producen resultados
erróneos cuando se trata de ciertos tipos de suelos. Las siguientes
subsecciones describen los típicos problemas de suelos, las dificultades
encontradas al tratar con dichos suelos y las posibles soluciones para
estos problemas.
5.3.1. Fracción Sobredimensionada - Suelos que contienen más de
un 30 % de fracción sobredimensionada (material retenido en el tamiz
de 3/4-in (19-mm)) representan un problema. No existe un método de
prueba de ASTM para controlar su compactación y muy pocos
laboratorios están equipados para determinar el máximo peso unitario
(densidad) de dichos suelos (Oficina de Reclamación del USDI,
Denver, CO; y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados
Unidos, Vicksburg, MS). Aunque los Métodos de Prueba D4914 y
D5030 determinan el peso unitario seco en el "campo" de tales suelos,
estos son difíciles y costosos de realizar.
5.3.1.1 Un método para diseñar y controlar la compactación de dichos
suelos es utilizar un relleno de prueba para determinar el grado de
compactación requerido y el método para obtener dicha compactación.
A continuación, se usa un método específico para controlar la
compactación. Los componentes de un método especificado suelen
incluir el tipo y tamaño del equipo de compactación que se va a utilizar,
el espesor de la capa/elevación, el rango aceptable de contenido de agua
de moldeo y el número de pasadas.
Nota 4- El éxito en la ejecución del control de compactación de un proyecto
de movimiento de tierras, especialmente cuando se usa un método de
especificación, depende en gran medida de la calidad y experiencia del
contratista e inspector.
4. 5.3.1.2 Otro método es aplicar el uso de factores de corrección
de densidad desarrollados por la Agencia de Reclamación de USDI
(3,4) y el Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos (5). Estos
factores de corrección pueden ser aplicados para suelos que
contienen hasta aproximadamente 50 a 70% de fracción
sobredimensionada. Ambas agencias usan un término diferente
para estos factores de corrección de densidad. La Agencia de
Reclamación de USDI usa la relación D (o VALOR – D), mientras
que el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos usa el
Coeficiente de Interferencia de Densidad (Ic).
5.3.1.3 El uso de la técnica de remplazo (Método de Prueba
D1557-78, Método D) en la que la fracción sobredimensionada es
remplazada con una fracción más fina, no es apropiada para
determinar el máximo peso unitario seco, γdmax, de suelos que
contengan fracciones sobredimensionadas (5).
5.3.2 Degradación - Los suelos que contienen partículas que se
degradan durante la compactación son un problema, especialmente
cuando ocurre más degradación durante la compactación en
laboratorio que la compactación en campo, lo cual es el caso típico.
La degradación ocurre típicamente durante la compactación de un
suelo residual-granular o agregado. Cuando ocurre la degradación,
el máximo peso unitario seco se incrementa (1) de modo que el
resultado del máximo valor de laboratorio no es representativo de
las condiciones de campo. A menudo, en estos casos, el máximo
peso unitario seco es imposible de alcanzar en campo.
5.3.2.1 Además para suelos sujetos a degradación, el uso de
rellenos de prueba y métodos de especificaciones puede ayudar.
No es correcto el uso de técnicas de reemplazo.
5.3.3 Gradación Discontinua (Gap Graded) - Suelos de
gradación-discontinua (suelos que contienen muchas partículas
grandes con limitadas partículas pequeñas) son un problema debido
a que el suelo compactado tendrá vacíos más
grandes que lo habitual. Para manejar estos grandes vacíos, los
métodos de prueba estándar (laboratorio o campo) típicamente
tienen que ser modificados usando criterios de ingeniería.
Nota 5 - La calidad del resultado producido por este estándar depende de la
competencia del personal que lo realiza, y la adecuación de los equipos y las
instalaciones usadas. Generalmente, las agencias que cumplen los criterios de la
Práctica D3740 son considerados capaces de realizar pruebas/ muestreos/
inspecciones, etc. competentes y objetivos. Se advierte a los usuarios de este
estándar que el cumplimiento con la Práctica D3740 no asegura resultados
confiables. Los resultados confiables dependen de muchos factores; la Práctica
D3740 proporciona un medio de evaluación de algunos de estos factores.
6
. Equipos
6.1 Ensamblado de Molde - Los moldes deberán ser de forma
cilíndrica, hechos de metal rígido y estar dentro de la capacidad y
dimensiones indicadas en las secciones 6.1.1 ó 6.1.2 y Fig. 1 y Fig. 2.
Véase también la Tabla 1. Las paredes del molde pueden ser sólidas,
partidas o ahusadas. El tipo “partido” puede consistir de dos secciones
de media circunferencia, o una sección de tubería dividida a lo largo de
un elemento
que puede ser cerrado de forma segura entre sí para formar un cilindro
con los requerimientos de esta sección. El tipo “ahusado” tendrá un
cono de diámetro interno uniforme y no mayor a 0.200 in./ft (16.7
mm/m) de altura del molde. Cada molde tendrá una placa base y un
borde de extensión ensamblado, ambos hechos de metal rígido y
construidos para que puedan ser unidos de forma segura y se
desprendan fácilmente del molde. El ensamblaje del borde de extensión
tendrá una altura que se extiende por encima de la parte superior del
molde al menos 2.0 in. (51 mm) que puede incluir una sección superior
que se ensancha para formar un embudo, siempre que haya al menos
0.75-in. (19-mm) de sección cilíndrica recta debajo de esta. El borde de
extensión se alineará con el interior del molde. La parte inferior de la
placa base y la parte inferior del área central ahuecada que recibe el
molde cilíndrico será plana de entre ± 0.005 in. (+0.1 mm).
6.1.1 6.1.1 Molde, 4 in. - Un molde que tiene un diámetro interior promedio
de 4.000 ± 0.016-in. (101.6 ± 0.4-mm), una altura de 4.584 ± 0.018 in.
(116.4 ± 0.5 mm) y un volumen de 0.0333 ± 0.0005 ft3
(943.0 ± 14.0
cm3
). En la Fig. 1 se muestra un molde ensamblado que tiene las
características mínimas requeridas.
6.1.2 Molde, 6 in. - Un molde que tiene un diámetro
interior promedio de 6.000 ± 0.026-in. (152.4 ± 0.7 mm), una altura de
4.584 ± 0.018 in. (116.4 ± 0.5 mm), y un volumen de 0.0750 ± 0.0009
ft3
(2124 ± 25 cm3
). En la Fig. 2 se muestra un molde ensamblado que
tiene las características mínimas requeridas.
6.2 Pisón - Un pisón, ya sea operado manualmente como se
describe más adelante en la sección 6.2.1 u operado
mecánicamente como se describe en 6.2.2. El pisón debe caer
libremente desde una distancia de 18.00 ± 0.05 in. (457.2 ± 1.3
mm) de la superficie del espécimen. El peso
del pisón será 10.00 ± 0.02 lbf (44.48 ± 0.09 N, o masa de
4.5364 ± 0.009 kg), excepto que el peso de los pisones
mecánicos se pueda ajustar como se describe en la Práctica
D2168 (véase la Nota 6). La superficie de impacto del pisón
debe ser plana y circular, excepto como se indica en la sección
6.2.2.1 con un diámetro cuando sea nuevo de 2.000 ± 0.005 in.
(50.80 ± 0.13 mm). El pisón será remplazado si la superficie
de impacto se desgasta o se deforma al punto en el que el
diámetro exceda 2.000 ± 0.01 in. (50.80 ± 0.25 mm).
Nota 1- Ver la Tabla 1 para equivalentes del SI.
FIG. 1 Molde Cilíndrico, 4.0-in.
5. Nota 1 – Ver Tabla 1 para equivalentes del SI.
FIG. 2 Molde Cilíndrico, 6.0 in.
NOTA 6 - Es una práctica común y aceptable determinar el peso
del pisón usando una balanza en kilogramos o libras y asumir que 1 lbf es
equivalente a 0.4536 kg, 1 lbf es equivalente a 1 lbm, o 1N es equivalente a
0.2248 lbf o 0.1020 kg.
6.2.1 Pisón Manual - El pisón deberá estar equipado con un
tubo guía que tenga suficiente espacio para que la caída libre del
eje del pisón y de la cabeza no esté restringida. El tubo guía
deberá tener por lo menos 4 orificios de ventilación en cada
extremo (ocho orificios en total) localizados en los centros de
cada extremo de 3/4 ± 1/16 in. (19 ± 2 mm) y espaciados de 90º
entre sí. El diámetro mínimo de los orificios de ventilación será
de 3/8 in. (9.5 mm). Se pueden incorporar orificios o ranuras
adicionales en el tubo guía.
6.2.2 Pisón Mecánico - Cara Circular - El pisón operará
mecánicamente de tal manera que
proporcione una cobertura uniforme y completa a la superficie
del espécimen. Habrá un espacio de 0.10 ± 0.03-in. (2.5 ± 0.8-
mm) entre el pisón y la superficie interior del molde en su
diámetro más pequeño. El pisón mecánico deberá cumplir con
los requisitos de estandarización/ calibración de la Práctica
D2168. El pisón mecánico deberá ser equipado con un medio
mecánico seguro para soportar el pisón cuando no esté en
funcionamiento.
6.2.2.1 Pisón Mecánico - Cara por sector (sector face)-Puede
ser usado con el molde de 6.0-in. (152.4-mm), como una
alternativa al pisón mecánico de cara circular descrito en la
sección 6.2.2. La superficie de impacto tendrá una forma de un
sector de círculo de radio igual a 2.90 ± 0.02 in. (73.7 ± 0.5 mm)
y un área aproximadamente igual que la cara circular (véase la
sección 6.2). El pisón deberá funcionar de tal manera que el
vértice del sector este posicionado en el centro del espécimen y
siga el patrón de compactación dado en la Figura. 3(b).
6.3 Extractor de Muestra (opcional) – Una gata, con
estructura u otro dispositivo adaptado para extraer especímenes
compactados del molde.
6.4 Balanza - Una balanza Clase GP5 que reúna los
requisitos de la Especificación D4753 para una balanza de
precisión de 1-g. Si el contenido de agua de los especímenes
compactados se determina usando una porción representativa
del espécimen, en lugar de todo el espécimen, y si la porción
representativa es menor a 1000 g, se necesita una balanza de
Clase GP2 que tenga una precisión de 0.1-
g con el fin de cumplir con los requisitos de los Métodos de
Prueba D2216 para determinar el contenido de agua al 0.1 %.
Nota 7—El uso de una balanza con una capacidad equivalente y una
legibilidad de 0.002 lbm como una alternativa a una balanza clase GP5 no
debe considerarse como no conforme según este estándar.
6.5 Horno de Secado - Horno controlado termostáticamente,
capaz de mantener una temperatura uniforme de 230 ± 9°F (110
± 5°C) en toda la cámara de secado. Estos requisitos
normalmente requieren el uso de un horno del tipo ventilación
forzada. Preferiblemente el horno debe ser ventilado fuera del
edificio.
6. 4
7
(a)
(b)
FIG.3 Patrón del Pisón para Compactación en Molde de 4 in. (101.6-mm)
6.6 Regla recta - Una regla de metal rígido de cualquier longitud
conveniente, pero no menor a
10 in. (250 mm). La longitud total de la regla debe ser maquinada
recta a una tolerancia de ± 0.005 in. (± 0.1 mm). El borde de
raspado debe ser biselado si es más grueso que 1 ⁄8 in. (3 mm).
6.7 Tamices - 3/4 in. (19.0 mm), 3/8
in. (9.5 mm), y No. 4 (4.75 mm), conforme a los requisitos de la
especificación E11.
6.8 Herramientas de Mezclado – Herramientas diversas como:
mortero, cuchara,
espátula, paleta, dispositivo rociador (para añadir agua
uniformemente), y(preferiblemente, pero opcional) un dispositivo
mecánico adecuado para mezclar completamente los
subespecímenes de suelo con incrementos de agua.
7
. Estandarización/Calibración
7.1 Realice las estandarizaciones antes del uso inicial,
después de reparaciones u otros acontecimientos que
pudieran afectar los resultados de la prueba, en intervalos que no
excedan los 1000 especímenes de prueba, o anualmente, lo que
ocurra primero, para los siguientes aparatos:
7.1.1 Balanza – Evalúe de acuerdo con la Especificación
D4753 o Práctica E319.
7.1.2 Moldes-Determine el volumen como se describe en el
Anexo A1.
7.1.3 Pisón Manual – Verifique que la distancia de caída
libre, el peso del pisón, y la cara del pisón cumplan con lo
establecido en la sección 6.2. Verifique los requisitos del tubo
guía de acuerdo con el punto 6.2.1.
7.1.4 Pisón Mecánico – De ser necesario, verifique y ajuste
el pisón mecánico de acuerdo con la Práctica D2168. Además,
la separación entre el pisón y la superficie interior del molde se
debe verificar de conformidad con la sección 6.2.2.
8. Espécimen de Prueba
8.1 La masa mínima del espécimen de prueba (fracción de
prueba) para los Métodos A y B es alrededor de 16 kg, y para el
Método C es alrededor de 29 kg de suelo seco. Por lo tanto, la
muestra de campo (Véase Prácticas D4220 para prácticas de
conservación y transporte de muestras de suelo) debe tener una
masa húmeda de al menos 23 kg y 45Kg, respectivamente.
Se requerirán masas mayores si la fracción sobredimensionada
es grande (ver 10.2 ó 10.3) o si se toma un contenido de agua de
moldeo durante la compactación de cada punto (Ver 10.4.1)
8.2 Si la información de gradación no está disponible, estime si
el porcentaje de material (en masa) retenido en el tamiz No. 4 (4.75-
mm), 3/8 in. (9.5-mm), o 3/4 in. (19.0-mm) es
apropiado para seleccionar el Método A, B, o C, respectivamente.
Si el porcentaje retenido de interés presenta
un valor cercano al permitido para un Método determinado (A, B,
o C), entonces:
8.2.1 Seleccione un Método que permita un mayor porcentaje
retenido (B o C).
8.2.2 Usando el tamaño del tamiz designado para el Método de
interés, procese el espécimen de acuerdo con la sección 10.2 ó
10.3 del presente documento. Esto determina
el porcentaje de material retenido para ese método. Si el
porcentaje retenido es aceptable, proceda. Si el porcentaje
retenido no es aceptable, vaya al Método B o C usando el
siguiente tamaño de tamiz más grande.
8.2.3. 8.2.3 Determine los valores de porcentaje retenido usando una
porción representativa de la muestra total, y realice un análisis de
gradación simplificada o completa usando el tamiz(es) de interés y el
Método D6913 ó C136. Solamente es necesario calcular el
porcentaje(s) retenido para el tamiz o tamices para los que se desea
la información.
9. Preparación del Equipo
9.1 Seleccione el molde(s) de compactación apropiado,
borde, y placa base de acuerdo con el Método (A, B, o C) a ser
usado. Compruebe que el volumen del molde sea conocido y si el
volumen se determinó con o sin la placa base. También,
compruebe que el molde esté libre de hendiduras o abolladuras, y
que encaje correctamente con el borde y la placa base.
9.2 Compruebe que el ensamblado del pisón manual o
mecánico este en buenas condiciones de trabajo y que
las partes no estén sueltas o desgastadas. Realice los ajustes o
reparaciones necesarias. El pisón debe ser
recalibrado/restandarizado si se han realizado ajustes o
reparaciones.
7. 10. Procedimiento
10.1 Suelos:
10.1.1 No reutilice suelo que haya sido compactado
previamente en el laboratorio. La reutilización de suelo
previamente compactado produce un peso unitario seco
máximo significativamente mayor (1).
10.1.2 Cuando se utiliza este método de prueba para suelos
que contienen halloysita hidratada, o en los que la experiencia
pasada indica que los resultados van a ser alterados por el secado
al aire, utilice el método de preparación húmeda (Véase la
sección 10.2). En las pruebas de control, cada laboratorio tiene
que utilizar el mismo método de preparación, ya sea húmedo
(preferible) o secado al aire.
10.1.3 Prepare los especímenes de suelo para las pruebas
de acuerdo con la sección 10.2 (preferible) ó 10.3.
10.2 Método de Preparación Húmeda (preferible) - Sin
secar previamente la muestra/espécimen, procesarla a través
del tamiz No. 4 (4.75-mm), 3/8-in. (9.5-mm), ó 3/4-in. (19.0-
mm), dependiendo del Método (A, B, o C) que se esté usando
o que se requiera según la sección 8.2. Para detalles
adicionales de procesamiento, ver el Método de Prueba
D6913. Determine y registre la masa de ambas porciones
retenidas y pasantes (fracción sobredimensionada y fracción
de prueba, respectivamente) con aproximación al g. Seque al
horno la fracción sobredimensionada, determine y registre
esta masa seca con aproximación al g. Si más del 0.5% del
total de la masa seca del espécimen esta adherido a la fracción
sobredimensionada, lave esa fracción. Luego determine y
registre su masa secada al horno con aproximación al g.
Determine y registre el contenido de agua del suelo
procesado (fracción de prueba). Usando el contenido de agua,
determine y registre la masa secada al horno de la fracción de
prueba con aproximación al g. Basado en estas masas secadas
al horno, se determinará y registrará, el porcentaje de fracción
sobredimensionada, Pc, y la fracción de prueba, Pf, a menos
que ya se haya realizado un análisis de gradación. Véase la
Sección 11 sobre Cálculos.
10.2.1 De la fracción de prueba, seleccione y prepare al
menos cuatro (preferiblemente cinco) subespecímenes que
tengan contenidos de agua de moldeo de modo que ayuden a
estimar el óptimo contenido de agua. Se debe preparar
primero un subespécimen que tenga un contenido de agua de
moldeo cerca a óptimo mediante la prueba de adiciones o
remociones de agua y mezclado (Véase Nota 8). Seleccione
contenidos de agua de moldeo para el resto de los
subespecímenes para proporcionar al menos dos
subespecímenes húmedos y dos subespecímenes secos del
óptimo, y que varían el contenido de agua de moldeo en
aproximadamente 2%. Al menos dos contenidos de agua de
moldeo son necesarios en el lado húmedo y seco del óptimo
para definir la curva de compactación del peso unitario seco
(Véase 10.5). Algunos suelos con un alto óptimo contenido
de agua o una curva de compactación relativamente plana
pueden requerir incrementos mayores de contenido de agua
de moldeo para obtener un máximo peso unitario seco bien
definido. Los incrementos de contenido de agua de moldeo
no deben exceder en aproximadamente 4%.
Nota 8 - Con la práctica es generalmente posible juzgar visualmente un punto
cercano al óptimo contenido de agua. Típicamente, los suelos cohesivos en el
óptimo contenido de agua pueden ser comprimidos en un terrón que se mantiene
unido a las justas cuando se libera la presión, pero se romperá limpiamente en dos
secciones cuando se “doble” (bent). En contenidos de agua de moldeo seco del
óptimo estos tienden a desmoronarse; en húmedo del óptimo tienden a mantenerse
juntos en una masa cohesiva pegajosa. Para suelos cohesivos, el óptimo contenido
de agua es en general ligeramente menor que el límite plástico. Para suelos no
cohesivos, el óptimo contenido de agua es generalmente cercano a cero o del punto
donde ocurre el derrame (bleeding).
10.2.2 Mezcle completamente la fracción de prueba,
luego usando un cucharón seleccione el suelo
representativo para cada subespecímen (punto de
compactación). Seleccione aproximadamente 2.3 kg
cuando utilice el Método de Prueba A o B, o alrededor de
5.9 kg para el Método C. En el Método de Prueba D6913 en
la sección de Muestra y Anexo A2 se dan más detalles sobre
la obtención representativa del suelo utilizando este
procedimiento y la razón por la que se prefiere este método.
Para obtener contenidos de agua de moldeo de los
subespecímenes seleccionados en 10.2.1, añada o retire las
cantidades de agua de la siguiente manera: Para añadir agua,
rocíe el agua al suelo durante el mezclado; para retirar agua,
deje que el suelo se seque al aire a temperatura ambiente o
en un aparato de secado de tal manera que la temperatura de
la muestra no exceda los 140°F (60°C). Mezcle el suelo
frecuentemente durante el secado para facilitar una
distribución uniforme del contenido de agua. Mezcle bien
cada subespecímen para facilitar la distribución uniforme
del agua completamente y después colóquelo por separado
en un recipiente con tapa por un periodo (curación) de
acuerdo con la Tabla 2 antes de la compactación. Para
seleccionar un tiempo de espera, el suelo puede ser
clasificado usando la Práctica D2487, D2488 o datos sobre
otras muestras del mismo material original. Para las pruebas
de control, la clasificación se hará mediante la Práctica
D2487.
10.3 Método de Preparación Seca - Si la
muestra/espécimen está muy húmeda para ser friable, reduzca
el contenido de agua secándola al aire hasta que el material
esté friable. El secado puede ser al aire o mediante un
dispositivo de secado de modo que la temperatura de la
muestra no exceda los 140°F (60°C). Quiebre completamente
los agregados, evitando romper las partículas individuales.
Procese el material por el tamiz apropiado: No.4 (4.75 mm),
3/8 in. (9.5 mm), o 3/4 in. (19.0 mm). Cuando prepare el
material pasándolo por el tamiz de 3/4-in. para la
compactación en el molde de 6-in., quiebre los agregados lo
suficientemente como para que pase al menos el tamiz de 3/8
in. con el fin de facilitar la distribución del agua dentro del
suelo en el mezclado posterior. Determine y registre el
contenido de agua de la fracción de prueba y todas las masas
incluidas en la sección 10.2, según corresponda para
determinar el porcentaje de la fracción sobredimensionada, Pc,
y la fracción de prueba, PF.
10.3.1 De la fracción de prueba, seleccione y prepare al menos
cuatro (preferiblemente cinco) subespecímenes de acuerdo con
10.2.1y 10.2.2, excepto por lo siguiente: Use un cuarteador
mecánico o un proceso de cuarteo para obtener los
subespecímenes. Como se indica en el Método de Prueba
D6913, ambos procesos producirán subespecímenes no
uniformes comparados con el procedimiento húmedo.
Típicamente, solo se requiere añadir agua a cada subespécime.
8. 10.4 Compactación - Después de un periodo de espera
(curado), si se requiere, cada subespecímen (punto de
compactación) se compactará de la siguiente manera:
10.4.1 Determine y registre la masa del molde o del molde
y la placa base, véase la sección 10.4.7
10.4.2 Ensamble y asegure el molde y el borde a la placa
base. Verifique la alineación de la pared interior del molde y
del borde de extensión del molde. Ajuste si es necesario. El
molde se apoyará sin movimiento/balanceo sobre una base
rígida uniforme, tal como la provista por un cilindro o cubo
de concreto con un peso o masa no menor a 200 lb o 91 kg,
respectivamente. Asegure la placa base a la base rígida. El
método de fijación de la base rígida deberá permitir un fácil
retiro del molde ensamblado, borde y placa base después de
terminada la compactación.
TABLA 2: Tiempo de espera para espécimenes humedecidos
10.4.2.1 Durante el procedimiento de compactación, es
ventajoso, pero no necesario la determinación del contenido de
agua de cada subespecimen inmediatamente antes de la
compactación. Esto proporcionara una verificación del contenido
de agua de moldeo determinado para cada punto de compactación
y la magnitud del derrame. Véase la sección 10.4.9. Sin embargo,
se tendrá que seleccionar más suelo para cada subespecímen que
lo indicado en la sección 10.2.2
10.4.3 Compacte el suelo en cinco capas. Después de la
compactación, cada capa será aproximadamente igual en espesor
y la capa final se extenderá ligeramente en el borde. Antes de la
compactación, coloque la tierra suelta en el molde y extienda en
una capa de espesor uniforme. Apisone ligeramente el suelo antes
de la compactación hasta que no esté en un estado esponjoso o
suelto, usando el pisón manual o un cilindro de aproximadamente
2 in. (50 mm) de diámetro. Después de la compactación de cada
una de las cuatro primeras capas, recorte el suelo que no haya sido
compactado, tales como los adyacentes a las paredes del molde, o
las extendidas por encima de la superficie compactada (hasta las
paredes del molde). Descarte el suelo limpiado. Se puede utilizar
un cuchillo u otro dispositivo adecuado. La cantidad total de suelo
utilizado será tal que la quinta capa compactada se extienda
ligeramente en el borde, pero no se extienda más de
aproximadamente 1/4 in. (6 mm) por encima de la parte superior
del molde. Si la quinta capa se extiende por encima de este límite,
entonces el punto de compactación debe descartarse. Además, el
punto de compactación se descartará cuando el último golpe con
el pisón para la quinta capa resulte en el fondo del pisón,
extendido debajo de la parte superior del molde de compactación,
a menos que el suelo sea lo suficientemente flexible como para
que esta superficie pueda ser fácilmente forzada sobre la parte
superior del molde de compactación durante el recorte/limpieza.
Ver Nota 9.
10.4.4 Compacte cada capa con 25 golpes para el molde de 4-
in. (101.6-mm) o con 56 golpes para el molde de 6-in (152.4-mm).
El pisón manual deberá ser utilizado para las pruebas de control.
10.4.5 En la operación del pisón manual, tenga cuidado y evite
levantar el tubo guía mientras el pisón asciende. Mantenga el tubo
guía firme y dentro de los 5º de la vertical. Aplique los golpes a
una razón constante de 25 golpes/minuto de manera que se
proporcione una cobertura completa y uniforme de la superficie
del espécimen. Si se utiliza un molde de 4-in. (101.6-mm) y un
pisón manual, siga el patrón de golpes de la Fig. 3(a) y Fig. 3(b)
mientras que, para un pisón mecánico, siga el patrón de la Fig.
3(b). Cuando utilice un molde de 6-in. (152.4-mm) y un pisón
manual, siga el patrón de golpes en la Fig. 4 hasta el 9no. golpe,
luego sistemáticamente alrededor del molde (Fig. 3(b)) y en el
medio. Cuando se utiliza un molde de 6-in. (152.4-mm) yun pisón
mecánico equipado con cara por sector, el pisón mecánico deberá
ser diseñado para seguir el patrón de compactación en Fig. 3(b).
Cuando se utiliza un molde de 6-in (152.4-mm) y un pisón
mecánico equipado con cara circular, el pisón mecánico deberá
ser diseñado para distribuir los golpes uniformemente sobre la
superficie del especímen. Si la superficie del suelo compactado se
vuelve muy desigual (Ver Nota 9) ajuste al patrón para seguir la
lógica en la Fig. 3(a) o Fig. 4. Esto implica probablemente anular
el uso de un pisón mecánico para tales puntos de compactación.
Nota 9: Cuando los especímenes de compactación son más húmedos que el
óptimo contenido de agua, pueden producirse superficies compactadas
irregulares y se requerirá el juicio del operador para determinar la altura del
espécimen y el patrón del pisón durante la compactación.
10.4.6 Después de la compactación de la última capa, retire
el borde y la placa base del molde (excepto según se indica en
10.4.7). Se puede utilizar un cuchillo para cortar el suelo
adyacente al borde para soltar el suelo del borde antes de retirarlo
y evitar perturbar el suelo debajo de la parte superior del molde.
Además, para evitar/reducir que se pegue el suelo al borde o placa
base, rótelos antes de la extracción.
10.4.7 Corte cuidadosamente el espécimen compactado
nivelado con la parte superior del molde usando la regla recta de
raspado a través de la parte superior del molde para formar una
superficie plana incluso con la parte superior del molde. Un corte
inicial del espécimen por encima de la parte superior del molde
con un cuchillo puede prevenir romper el suelo por debajo de la
parte superior del molde. Rellene los orificios en cada superficie
con suelo no usado o cortado del espécimen, presione con los
dedos, y vuelva a raspar la regla recta a través de la parte superior
del molde. Si se encuentran partículas de tamaño de grava, corte
alrededor de ellas o retírelas, lo que resulte más fácil y reduzca la
alteración del suelo compactado. El volumen estimado de
partículas por encima de la superficie del suelo compactado y los
orificios en dicha superficie deberán ser iguales. Rellene los
orificios restantes como se mencionó anteriormente. Repita las
operaciones anteriores correspondientes en la parte inferior de la
muestra cuando se haya determinado el volumen del molde sin la
placa base. Para suelos muy húmedos o secos, puede perderse
suelo o agua si se retira la placa base. Para estos casos, deje la
placa base unida al molde. Cuando la placa base está unida al
molde, el volumen del molde debe ser calibrado con la placa base
unida al molde en lugar de una placa de plástico o de vidrio como
se indica en el Anexo A1 (A1.4.1).
9. FIG. 4 Patrón del pisón para compactación en molde de 6-in. (152.4 mm)
10.4.8 Determine y registre la masa del espécimen y del molde
con aproximación al g. Si la placa base permanece unida,
determine y registre la masa del espécimen, del molde y de la
placa base con aproximación al g.
10.4.9 Extraiga el material del molde. Obtenga un espécimen
del contenido de agua de moldeo usando todo el espécimen
(método preferido) o una porción representativa. Cuando se
utiliza todo el espécimen, disgréguelo para facilitar el secado. De
lo contrario, obtenga una porción representativa de las cinco capas
extrayendo suficiente material del espécimen para reportar el
contenido de agua al 0.1%. La masa de la porción representativa
del suelo debe cumplir los requisitos de la Tabla 1, Método B, de
los Métodos de Prueba DS2216. Determine el contenido de agua
de moldeo de acuerdo con el Método de Prueba DS2216.
10.5 Después de compactar el último espécimen, compare los
pesos unitarios húmedos para garantizar que se logrará un modelo
deseado de obtención de datos en cada lado del óptimo contenido
de agua para la curva de compactación del peso unitario seco.
Plotear el peso unitario húmedo y el contenido de agua de moldeo
de cada espécimen compactado puede ser útil en la elaboración
de la evaluación anterior. Si no se obtiene el patrón deseado, será
necesario, compactar especímenes adicionales. Por lo general,
para trazadores experimentados de curvas de compactación, un
punto de compactación húmedo del óptimo contenido de
humedad es suficiente para definir el máximo peso unitario
húmedo. Véase la sección 11.2.
11. Cálculo y ploteo (Curva de compactación)
11.1 Porcentajes de Fracción – Si no se tienen los datos de
gradación del Método de Prueba D6913, calcule la masa seca de
la fracción de prueba, porcentaje de fracción sobredimensionada,
y la fracción de prueba como se muestra a continuación y
utilizando los datos de las secciones 10.2 ó 10.3:
11.1.1 Fracción de Prueba – Determine la masa seca de la
fracción de prueba así:
donde:
Md,tf = Masa seca de la fracción de prueba, con aproximación
al g ó 0.001kg,
Mm,tf = Masa húmeda de la fracción de prueba, con aproximación
al g ó 0.001kg, y
Wtf = Contenido de humedad de la fracción de prueba, con
aproximación al 0.1%.
11.1.2 Porcentaje de Fracción Sobredimensionada – Determine
el porcentaje de la fracción sobredimensionada (gruesa) como sigue:
donde:
Pc = Porcentaje de fracción sobredimensionada (gruesa), con
aproximación al %.
Md,of = Masa seca de la fracción sobredimensionada, con
aproximación al g o 0.001kg.
11.1.3 Porcentaje de Fracción de Prueba – Determine el
porcentaje de la fracción de prueba (más fino) como sigue:
donde:
PF =Porcentaje de la fracción de prueba (más fino), con aproximación
al %.
11.2 Densidad y Peso Unitario - Calcule el contenido de agua de
moldeo, densidad húmeda, densidad seca y peso unitario seco de cada
espécimen compactado como se explica a continuación.
11.2.1 Contenido de Agua de Moldeo, w–Calcule de acuerdo con
el Método de Prueba D2216 con aproximación al 0.1%.
11.2.2 Densidad y Pesos Unitarios–Calcule la densidad húmeda
(total) (Ecuación 4), la densidad seca (Ecuación 5) y, posteriormente,
el peso unitario seco (Ecuación 6) como sigue:
11.2.2.1 Densidad Húmeda:
donde:
Pm = Densidad húmeda de subespécimen compactado (punto de
compactación), cuatro dígitos significativos, g/cm3
o kg/m3
.
Mt = Masa de suelo húmedo en molde y molde, con aprox. al g.
Mmd = Masa del molde de compactación, con aproximación al g.
V = Volumen del molde de compactación, cm3
o m3
(Anexo A1), y
K = Constante de conversión, dependiendo de las unidades de
densidad y las unidades de volumen. Utilice 1 para g/cm3
y volumen
en cm3
. Utilice 1000 para g/cm3
y volumen en m3
. Utilice 0.001 para
kg/cm3
y volumen en m3
. Utilice 1000 para kg/m3
y volumen en cm3
.
11.2.2.2 Densidad Seca:
donde:
Pd = densidad seca del punto de compactación, cuatro dígitos
significativos, g/cm3
o kg/m3
, y
w = contenido de agua de moldeo del punto de compactación, con
aproximación al 0.1%.
11.2.2.3 Peso Unitario Seco:
en lbf/ft3
, o
En kN/m3
,
10. donde:
Yd = Peso unitario seco del espécimen compactado, cuatro dígitos
significativos, en lbf/ft3
o kN/m3
.
K1 = Constante de conversión, dependiendo de las unidades de
densidad. Utilice 62.428 para densidad en g/cm3
ó 0.062428
para densidad en kg/m3
.
K2 = Constante de conversión, dependiendo de las unidades de
densidad. Utilice 9.8066 para densidad en g/cm3
ó 0.0098066
para densidad en kg/m3
.
11.3 Curva de compactación– Plotee los valores de peso
unitario seco y de contenido de agua de moldeo, la curva de
saturación (ver 11.3.2) y dibuje la curva de compactación como
una curva continua a lo largo de los puntos (véase el ejemplo, Fig.
5). Para cada punto de la curva de compactación, calcule, registre
y plotee el peso unitario seco con aproximación al 0.1 lbf/ft3
(0.02kN/m3
) y el contenido de agua de moldeo con aproximación
al 0.1%. A partir de la curva de compactación, determine los
resultados de compactación: el óptimo contenido de agua, con
aproximación al 0.1% y el máximo peso unitario seco, con
aproximación al 0.1 lbf/ft3
(0.02kN/m3
). Si de la
muestra/espécimen se extrajo más del 5% de masa del material
sobredimensionado, calcule el óptimo contenido de agua corregido
y el máximo peso unitario seco del material total usando la Práctica
D4718. Se debe hacer esta corrección al espécimen de prueba de
densidad en campo respectivo en vez de los resultados de
compactación de laboratorio.
11.3.1 En estos ploteos, las sensibilidades de la escala deberían
ser las mismas, es decir, que el cambio en el contenido de agua de
moldeo o el peso unitario seco por división sea constante entre los
ploteos. Normalmente, la variación en el peso unitario seco por
división es el doble que los contenidos de agua de moldeo
(2lbf/ft3
al 1% w por división mayor). Por lo tanto, cualquier
cambio en la forma de la curva de compactación es el resultado de
la prueba con material diferente, no de la escala de ploteo. No
obstante, se debe usar una relación 1:1 para suelos que tienen una
curva de compactación relativamente plana (ver sección 10.2.1),
por ejemplo, suelos altamente plásticos o los de drenaje
relativamente libre hasta el punto de derrame (bleeding).
11.3.1.1 Normalmente, la forma de la curva de compactación en
el lado húmedo del óptimo debe seguir la curva de saturación. La
forma de la curva de compactación en el lado seco del óptimo
puede ser relativamente plana o arriba y abajo cuando se ensayan
con ciertos suelos, por ejemplo, aquellos de drenaje relativamente
libres o suelos plásticos preparados utilizando el procedimiento de
humedad y que tengan contenidos de agua de moldeo cercanos o
menores al límite de contracción.
11.3.2 Plotee la curva de 100% de saturación, basada ya sea en
una estimación o una medición de la gravedad específica. Se puede
calcular los valores de contenido de agua para la condición de
saturación de 100% como se explica en 11.4 (ver ejemplo, Fig. 5).
Nota 10- La curva de 100% de saturación sirve de ayuda cuando se dibuja
la curva de compactación. Para los suelos que contienen más de un 10% de
finos y contenidos de agua de moldeo muy por encima del óptimo, las dos
curvas, generalmente, llegan a ser aproximadamente paralelas con el lado
húmedo de la curva de compactación, entre el 92% al 95% de saturación.
Teóricamente, la curva de compactación no puede plotearse a la derecha de la
curva de 100% de saturación. De ser así, hay un error en la gravedad específica,
en las mediciones, en los cálculos, en la prueba, o en el ploteo. A la curva de
100% de saturación algunas veces se le denomina curva de cero vacíos de aire
o curva de saturación completa.
11.4 Puntos de Saturación –Para calcular los puntos para plotear
la curva de 100% de saturación o la curva de cero vacíos de aire,
seleccione los valores de
CONTENIDO DE AGUA– (j) - %
Nota 1 – Generalmente no se plotean los pesos unitarios de agua. Se plotean aquí
únicamente para fines informativos. Asimismo, observe que no todos los puntos de
compactación podrían estar exactamente en la curva de compactación.
FIG. 5 Ejemplo de Ploteo de la Curva de Compactación
11. peso unitario seco, calcule los respectivos valores del contenido
de agua correspondientes a la condición de saturación de 100%,
como sigue:
donde:
wsat = Contenido de agua para la saturación completa, con
aproximación al 0.1%.
γw = Peso unitario de agua, 62.32lbf/ft3
(9.789 kN/m3
) a 20ºC.
γd = Peso unitario seco del suelo, lbf/ft3
(kN/m3
), tres dígitos
significativos, y
GS = Gravedad específica del suelo (estimado o medido) al valor
más cercano a 0.01, véase la sección 11.4.1.
11.4.1 La gravedad específica puede estimarse para la fracción de
prueba basándose en los datos de prueba de otros suelos que
tengan la misma clasificación de suelo y procedencia o
experiencia. De lo contrario, es necesario una prueba de gravedad
específica (Método de Prueba C127, Método de Prueba D854, o
ambos).
1
2
. Informe: Hoja/Formato de Datos
12.1 La Sección 1.6 comprende la metodología que se utiliza para
especificar cómo se registran los datos en la hoja/formato de
dato, como se describe a continuación.
12.2 La hoja/formato de datos deberá incluir, como mínimo, la
siguiente información:
12.2.1 Método utilizado (A, B o C).
12.2.2 Método de preparación utilizado (húmedo o seco).
12.2.3 Contenido de agua tal como se recibió (si se hubiese
determinado) con aproximación al 1%.
12.2.4 Óptimo contenido de agua modificado, Mod-wopt con
aproximación al 0.1%.
12.2.5 Máximo peso unitario seco modificado (óptimo), Mod-
Yd,max con aproximación a 0.1lbf/ft3
ó 0.02kN/m3
.
12.2.6 Tipo de pisón (manual o mecánico).
12.2.7 Datos del tamiz del suelo (de ser aplicable) para la
selección del Método (A, B o C) utilizado.
12.2.8 Descripción de la muestra utilizada en la prueba (como
mínimo, color, nombre de grupo y símbolo), de
conformidad con la Práctica DS2488, o la clasificación
según el Método de Prueba DS2487.
12.2.9 Gravedad específica y método de determinación, con
aproximación al valor de 0.01.
12.2.10 Identificación de la muestra utilizada en la prueba, por
ejemplo, número/nombre del proyecto, ubicación,
profundidad y similares.
12.2.11 Ploteo de la curva de compactación que muestra los
puntos de compactación para establecer la curva de
compactación, y la curva de saturación de 100%, el valor o
punto del máximo peso unitario seco y el óptimo contenido
de agua.
12.2.12 Los porcentajes de las fracciones retenidas (PC) y
pasantes (PF) del tamiz utilizado en el Método A, B o C, con
aproximación al 1%. Asimismo, si se corrigen los datos de
compactación (Mod-wopt y Mod-γd,max) para la fracción
sobredimensionada, incluya tales datos.
NOTA 11 -Los requisitos de la Hoja/Formato de Datos de la Sección 12 no
tienen como objeto servir como requisitos para informar los resultados finales
de la prueba a la agencia solicitante. Los requisitos son aplicables a los registros
de prueba de mediciones, cálculos intermedios y puntos de compactación
utilizados para plotear la curva de compactación. En este método de prueba se
ha intentado determinar todas las mediciones y cálculos de cuatro dígitos
significativos.
El objetivo es garantizar que la precisión no se pierda por el redondeo antes de
plotear la curva de compactación y que las hojas y formatos de datos que el
laboratorio conserva tengan el mismo grado de precisión.
13. Precisión y Sesgo4
13.1 Precisión – En la Tabla 3 se brinda los criterios para juzgar la
aceptabilidad de los resultados del óptimo contenido de agua y del
peso unitario máximo obtenidos mediante este método.
13.1.1 Precisión de un Solo Operador (Repetibilidad)–Los dígitos
en la Columna 2 de la Tabla 3 son las desviaciones estándar que se
ha observado como adecuadas para las condiciones de prueba
descritas en la Columna 1. Dos resultados obtenidos en el mismo
laboratorio por el mismo operador que utiliza los mismos equipos
en el menor tiempo posible no deben considerarse cuestionables
salvo que la diferencia en los dos resultados exceda los valores
indicados en la Tabla 3, Columna 3.
13.1.2 Precisión de Laboratorios Múltiples (Reproducibilidad)–
Los dígitos en la Columna 2 de la Tabla 3 son las desviaciones
estándar que se ha observado como adecuadas para las condiciones
de prueba descritas en la Columna 1. Dos resultados presentados
por dos operadores diferentes que someten a prueba el mismo
material en diferentes laboratorios no se considerarán cuestionables
salvo que la diferencia en los dos resultados exceda los valores
indicados en la Tabla 3, Columna 3.
13.2 Sesgo – No es posible presentar información sobre sesgo
porque no hay otro método para determinar los valores del máximo
peso unitario modificado y óptimo contenido de agua modificado.
14. Palabras clave
14.1 Características de compactación, densidad, compactación por
impacto usando esfuerzo modificado, pruebas de laboratorio,
prueba de proctor modificado, curvas humedad-densidad,
compactación del suelo.
4 Los datos de sustento se encuentran en los archivos de la sede de ASTM
International y se pueden obtener solicitando el Informe de Investigación RR:D 18-
1017.
TABLA 3 Estimaciones de Precisión
4
Estos dígitos representan, respectivamente, los límites (1s) y(d2s) descritos enlaPrácticaC670
de Elaboración de Declaraciones de Precisión y Sesgo para Métodos de Prueba de Materiales de
Construcción.
Nota 1 – Las estimaciones de precisión proporcionadas en la Tabla 3 se
basan en el análisis de los resultados de prueba de tres pares de muestras de
aptitud de AMRL. Los datos analizados comprenden los resultados de 144 a
253 laboratorios de cada uno de los tres pares de muestras. El análisis incluyó
dos clasificaciones de suelo de grano fino (símbolo de grupo CL): arcilla magra
con arena y arcilla arenosa magra. Los máximos pesos unitarios promedios
oscilaron entre 125.8lbf/ft3
y 132.6lbf/ft3
. Los óptimos contenidos de agua
promedios oscilaron entre 8.0% y 10.4%.
12. ANEXO
(Información obligatoria)
A1. VOLUMEN DEL MOLDE DE COMPACTACIÓN
A1.1 Alcance
A1.1.1 En este anexo se describe el método para determinar el
volumen de un molde de compactación.
A1.1.2 El volumen es determinado mediante dos métodos, un
método de llenado con agua y un método de medición lineal.
A1.1.3 El método de llenado con agua para el molde de 4-in.
(106.5-mm), cuando se utiliza una balanza legible con
aproximación al g, no dará cuatro dígitos significativos para este
volumen, solo tres. Basándose en la Práctica D6026, se limita las
determinaciones de densidad/peso unitario previamente
presentadas de cuatro a tres dígitos significativos. Para evitar esta
limitación, se ha ajustado el método de llenado con agua
presentado en las versiones anteriores de este método de prueba.
A1.2 Equipos
A1.2.1 Además de los equipos enumerados en la Sección 6, se
requieren los siguientes elementos:
A1.2.1.1 Calibrador de Vernier o de Dial, con un rango de
medición mínimo de 0 a 6 in. (0 a 150mm) y lectura mínima de
0.001in (0.02mm).
A1.2.1.2 Micrómetro de Interiores (opcional), con un rango de
medición mínimo de 2 a 12in. (50 a 300mm) y lectura mínima de
0.001in (0.02mm).
A1.2.1.3 Micrómetro de Profundidad (opcional), con un rango de
medición mínimo de 0 a 6 in (0 a 150mm) y lectura mínima de
0.001in (0.02mm).
A1.2.1.4 Placas de Plástico o Vidrio—Dos placas de plástico o de
vidrio de aproximadamente 8 in x 8 in x 1/4 in. de espesor (200mm
x 200mm x 6mm).
A1.2.1.5 Termómetro u otro Dispositivo Termométrico—con una
lectura de 0.1°C y un error máximo permisible de 0.5ºC.
A1.2.1.6 Grasa Selladora o sellador similar.
A1.2.1.7 Agua Destilada o Agua Desionizada—Se puede utilizar
cualquiera de estos dos tipos de agua para llenar el molde al
determinar el volumen del molde con el método de llenado con
agua. Se puede comprar el agua destilada o desionizada,
disponibles en la mayoría de tiendas de abarrotes. En el
procedimiento del método de llenado con agua, al agua destilada
o agua desionizada se les denomina agua.
A1.2.1.8 Equipo Misceláneo—Jeringa de succión, toallas, etc.
A1.3 Precauciones
A1.3.1 Realice este método en un área aislada de corrientes de
aire o cambios de temperatura extremos.
A1.4 Procedimiento
A1.4.1 Método de Llenado con Agua:
A1.4.1.1 Engrase ligeramente el fondo del molde de
compactación y colóquelo sobre una de las placas de plástico o
vidrio. Engrase ligeramente la parte superior del molde. Procure
no engrasar el interior del molde. De ser necesario el uso de la
placa base, como se indica en la sección 10.4.7, coloque el molde
engrasado sobre la placa base y fíjela con los pernos de bloqueo.
A1.4.1.2 Determine la masa del molde engrasado y de ambas
placas de plástico o de vidrio con aproximación a 1g y regístrelas,
Mmp. Cuando se esté utilizando la placa base en lugar de la placa
inferior de plástico o vidrio, determine la masa del molde, la placa
base y una sola placa de plástico o vidrio que se utilizará en la
parte superior del molde con aproximación a 1g y regístrelas.
A1.4.1.3 Coloque el molde y la placa inferior sobre una superficie
firme y nivelada, y llene el molde con agua ligeramente por
encima de su borde.
A1.4.1.4 Deslice la segunda placa sobre la superficie del molde
de manera que el molde quede completamente lleno con agua y
que no quede atrapada ninguna burbuja de aire. Agregue o retire
agua, según sea necesario, con una jeringa de succión.
A1.4.1.5 Seque por completo cualquier exceso de agua del
exterior del molde y placas.
A1.4.1.6 Determine la masa del molde, placas yagua, y regístrelas
con aproximación a 1g, Mmp,w.
A1.4.1.7 Determine la temperatura del agua en el molde con
aproximación a 0.1°C y regístrela. Determine y registre la
densidad del agua a partir de la tabla proporcionada en D854 o de
la siguiente manera:
donde:
ρ
w,c
= Densidad del agua, con aproximación a 0.00001g/cm3
y
T = Temperatura de la prueba de calibración, con aprox. a 0.1ºC.
A1.4.1.8 Calcule la masa del agua en el molde restando la masa
determinada en A1.4.1.2 de la masa determinada en A1.4.1.6.
A1.4.1.9 Calcule el volumen del agua dividiendo la masa de agua
entre la densidad de agua. Registre este volumen con
aproximación a 0.1cm3
para el molde de 4-in. (101.6mm) o con
aproximación a 1cm3
para el molde de 6-in (152.4-mm). Para
determinar el volumen del molde en m3
, multiplique el volumen
en cm3
por 1 × 10–6
. Registre este volumen, según lo establecido.
A1.4.1.10 Si se utiliza el método de llenado con agua para
determinar el volumen del molde y se le somete a revisión bajo el
método de medición lineal, repita esta determinación de volumen
(A1.4.1.3-A1.4.1.9) y determine y registre el valor promedio, Vw,
según lo establecido.
A1.4.2 Método de Medición Lineal:
A1.4.2.1 Con el calibrador Vernier o el micrómetro de interiores
(preferible), mida el diámetro interno (DI) del molde seis veces en
la parte superior del molde y seis veces en la parte inferior del
molde espaciando cada una de las seis mediciones superiores e
inferiores equitativamente alrededor de la circunferencia interior
del molde. Registre los valores con aproximación a 0.001in
(0.02mm). Determine y registre el DI promedio con aproximación
a 0.001in. (0.02mm), davg. Verifique que este DI esté dentro de las
tolerancias especificadas, 4000 ± 0.016in. (101.6 ± 0.4mm); de lo
contrario, descarte el molde.
A1.4.2.2 Con el calibrador Vernier o el micrómetro de
profundidad (preferible), mida la altura interior del molde a la
placa base. En estas mediciones, haga tres o más mediciones
espaciadas equitativamente alrededor de la circunferencia interior
del molde y, de preferencia, una en el centro del molde, pero no
es necesario (use la regla recta para facilitar la última medición y
corregir la medición por el espesor de la regla recta). Registre
estos valores con aproximación a 0.001in. (0.02mm). Determine
y registre el promedio de estas mediciones de altura con
aproximación a 0.001in. (0.02mm), havg. Verifique que esta altura
esté entre las tolerancias especificadas, 4.584 ± 0.018in (116.4 ±
0.5mm); de lo contrario, descarte este molde.
A1.4.2.3 Calcule el volumen del molde a cuatro dígitos
significativos en cm3
de la siguiente manera:
13. donde:
Vlm= Volumen del molde por mediciones lineales, para cuatro
dígitos significativos, cm3
K3= Constante para convertir las mediciones hechas en pulgadas
(in.) o mm. Utilice 16.387 para las mediciones en pulgadas y 10-3
para las mediciones en mm.
π = 3.14159,
havg = altura promedio, in. (mm), y
davg = promedio de los diámetros superior e inferior, in. (mm).
Si se necesita el volumen en m3
, multiplique el valor anterior
por 10-6
.
A1.5 Comparación de Resultados y Volumen
Estandarizado del Molde
A1.5.1 El volumen obtenido por cualquiera de los métodos
debe estar dentro de los requisitos de tolerancia de volumen
de las secciones 6.1.1 y 6.1.2, usando cualquiera de los dos o
cm3
o ft3
. Para convertir cm3
a ft3
, divida cm3
entre 28 317,
registre con aproximación a 0.0001 ft3
.
A1.5.2 La diferencia entre los dos métodos no deberá exceder el
0.5% del volumen nominal del molde, cm3
o ft3
.
A1.5.3 Repita la determinación del volumen que sea más
cuestionable, o ambos, si estos criterios no se cumplen.
A1.5.4 El no obtener una concordancia satisfactoria entre los
dos métodos, incluso después de varias pruebas, indica que el
molde está severamente deformado y debe ser remplazado.
A1.5.5 Utilice el volumen del molde determinado utilizando el
método de llenado con agua o método lineal, o el promedio de
ambos métodos como el volumen estandarizado para calcular la
densidad húmeda (Véase la sección 11.2.2.1). Este valor (V) en
cm3
o m3
tendrá cuatro dígitos significativos. El uso de un
volumen en ft3
, junto con las masas en lbm, no debe
considerarse como un incumplimiento de este estándar.
REFERENCIAS
(1) Johnson, A.W., y Sallberg, J.R., Factores que influyen en los
resultados de las pruebas de compactación, Highway Research
Board, Bulletin 318, Publicación 967, National Academy of
Sciences-National Research Council, Washington, DC, 1962, p.
73.
(2) Head, K. H., Manual de Pruebas de Laboratorio del Suelo:
Volumen 1 Pruebas de clasificación y compactación de suelos,
Pentech Press, Londres, segunda edición, 1992, p. 313.
(3) Manual de la Tierra, United States Bureau of Reclamation,
Parte 1, Tercera Edición, 1998, pp. 255-260.
(4) Manual de la Tierra, United States Bureau of Reclamation,
Parte 2, Tercera Edición, 1990.
(5) Torrey, V.H., y Donaghe, R.T., "Control de compactación de
mezclas tierra-roca: Un nuevo enfoque", Geotechnical Testing
Journal, GTJODJ, Vol 17, No 3, septiembre de 1994, pp. 371-
386.
RESUMEN DE CAMBIOS
El Comité D18 ha identificado la ubicación de cambios seleccionados para estos métodos de prueba, desde la última emisión,
D1557–09, que pueden afectar el uso de estos métodos de prueba (Aprobado el 1 de mayo, 2012).
(1) Se modificó 6.2.2.1 y 10.4.5. (2) Se añadió una advertencia sobre mercurio en el Alcance
14. ASTM lnternational no asume ninguna posición con respecto a la validez de cualquier derecho de patente reclamado en
relación con cualquier punto mencionado en este estándar. Se advierte expresamente a los usuarios de este estándar que
la determinación de la validez de tales derechos de patente, y el riesgo de violación de tales derechos, son de su entera
responsabilidad.
Este estándar está sujeto a modificación en cualquier momento por el comité técnico responsable y debe revisarse cada
cinco años y, si no se modifica, debe volver a aprobarse o retirarse. Sus comentarios para la modificación de este estándar
o de otros estándares adicionales son bienvenidos y deben dirigirse a la sede central de ASTM International. Sus
comentarios serán cuidadosamente considerados en una reunión del comité técnico responsable, a la que podrá asistir.
Si considera que sus comentarios no han sido escuchados con imparcialidad, debe dar a conocer sus puntos de vista al
Comité de Estándares de la ASTM, en la dirección que se indica a continuación.
Este estándar está registrado por ASTM International, 100 Barr Harbar Drive, PO Box C700, West Conshocken, PA 19428-
2959, Estados Unidos. Pueden obtenerse copias individuales o múltiples de este estándar poniéndose en contacto con
ASTM en la dirección antes mencionada o en los teléfonos 610-832-9585 (teléfono), 610-832-9555 (fax) o
servíce@astm.org (correo electrónico); o a través del sitio web de ASTM (www.astm.org). Los derechos de permiso para
fotocopiar el estándar pueden obtenerse en el Copyright Clearance Center, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923,
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