FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

UNCP

INTRODUCCION

En el presente trabajo hablaremos acerca del ensayo de PROCTOR, el cual se describe a continuacin. Cada uno de los materiales utilizados, procedimientos y clculos, se especificaran por medio de mtodos explicados, tanto en la norma, como en las instrucciones tericas en clase y los libros especializados en la materia.

Por medio de este ensayo se pretende obtener un dato terico de la relacin entre humedad y el peso especfico seco del suelo compactado en un molde la cual ayudara en un futuro un grado de compactacin.

Para la realizacin de este ensayo se utiliz material granular, el cual posee propiedades que lo hacen optimo en la construccin de vas y edificaciones por su alta resistencia al corte cuando es sometido a esfuerzos de compresin. Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material est sometido en la vida real, bajo una carga esttica y el desarrollo de estos clculos proveen informacin valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactacin del material y cual es su humedad ptima.

La compactacin no es seguramente el nico mtodo de mejora de suelos, an si es uno de las ms econmicos y populares. Existen varios otros mtodos, por ejemplo: las inyecciones, el congelamiento, la vibro fluctuacin, la precompresin, etc.

OBJETIVOS

-El propsito en un ensayo de compactacin de laboratorio, es determinar la correcta cantidad de agua de amasado a usar cuando se compacta el suelo en terreno.

-Realizar el ensayo en el laboratorio a fin de comprobar los datos ya mencionados.

-Estudiar la influencia que ejerce el contenido inicial del agua en el suelo, as como la energa de compactacin, encontrando que tal valor es de vital importancia en la compactacin lograda.

-Encontrar la humedad inicial llamada ptima, que produce el mximo peso especfico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactacin.

-Graficar la curva de compactacin con el tipo de suelo utilizado, a travs de la humedad optima y el peso especifico mximo obtenido.

-Encontrar las propiedades adecuadas para el suelo de una determinada fundacin, as como una buena homogenizacin del mismo, lo cual causara una reduccin de la posibilidad de producirse asentamientos diferenciales.

-Calcular de igual manera la grafica general en ensayo de proctor modificado con la ayuda del contenido de humedad hallada en laboratorio. As tambin con la ayuda de los pesos especficos secos y hmedos.

-Comprobar de manera experimental lo aprendido en el aula sobre la relacin entre las tres curvas: proctor estndar, proctor modificado y gravedad especifica.

-Darnos cuenta sobre la importancia de la compactacin en el suelo, sus ventajas en la construccin de carreteras, edificaciones, etc.

-Identificar la variacin de los ensayos en los diferentes tipos de suelos, es decir darnos cuenta que para cada tipo de suelo existe un diferente tipo de ensayo.

MARCO TERICO

COMPACTACIN:

Mejoramiento de las propiedades ingenieriles de un suelo, donde se requiere que las partculas de un suelo estn ms en contacto las unas con las otras, empleando medios mecnicos, a travs del aumento de la resistencia y disminucin de la capacidad de deformacin , una disminucin de permeabilidad, una disminucin de la comprensibilidad, aumento del peso especifico seco, disminuyendo sus vacios.

PROCESO DE COMPACTACIN:

Las partculas solidas son empaquetadas lo ms cercanamente por medios mecnicos aumentando la densidad seca. Se reduce la relacin de vacios.

Poca o no reduccin de agua. Los vacios no pueden eliminarse por compactacin, por control de ellos se reduce al mnimo.

Representacin de la compactacin de los granos de suelo

A bajo contenido de agua el grano es rodeado por una delgada pelcula de agua.

El agua adicional nos va permitir juntar los granos ms fcilmente.

El aire es desplazado y la densidad seca es incrementada.

La adicin de agua permite expulsar el aire durante la compactacin.

Los granos de suelo se muestran lo ms cercanos posibles hasta cierto punto y de ah aumenta la cohesin.

Cuando la cantidad de agua excede lo requerido, el exceso de agua empuja los granos de suelo hacia afuera y la densidad adquirida disminuye.

A mayor contenido de humedad, el aire es desplazado por la compactacin y la densidad continua disminuyendo.

Principio de compactacin

MATERIAL PARA LA COMPACTACIN:

El material para la compactacin puede ser grano grueso como fino de la clasificacin SUCS: GP,GW,GM,GC,SP,SW,SM,SC,CL,CH,ML,MH,OH y las combinaciones de estos suelos. Los ms recomendables son los suelos gruesos mezclados con suelos finos de baja plasticidad y los no recomendables son los suelos orgnicos y turbas.

TIPOS DE CURVAS DE COMPACTACIN:

La forma tpica de curvas de compactacin para 5 tipos de suelos se muestra en a la siguiente grafica. Para fcil comparacin de ha referido para una misma gravedad especifica y una lnea lnea cero de vacios comn.

Curvas de compactacin para algunos suelos tpicos

En general, los suelos arcillosos, las arenas bien graduadas y los suelos limosos tienen pico definido en la curva de compactacin. Los suelos uniformemente graduados, consiste de un Arango limitado de partculas, la curva es mas aplanada y la condicin optima no es fcil de establecer.

El doble pico es frecuentemente obtenido de arenas finas uniformemente graduadas. Para estos materiales el contenido de humedad para una ptima compactacin es menos crtica que para aquellos suelos que poseen una curva de compactacin mas empinada.

Curvas tpicas de compactacin para cinco suelos diferentes (ASTM D 698)

APLICACIONES DE LA COMPACTACIN:

Los suelos pueden ser usados como relleno para muchos propsitos

Rellenar una excavacin o vacios adyacentes a una estructura.

Servir de apoyo a una estructura.

Como sub-base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos.

Estructuras como terraplenes o presas de tierra.

La compactacin aumenta la densidad del suelo, mejora las propiedades ingenieriles del suelo. Lo ms importante es el mejoramiento y los efectos resultantes sobre la mesa de relleno.

FUNDAMENTOS:

El agua juega un papel importante, especialmente en suelos finos, buscando en un contenido de humedad optimo, para el cual se obtenga un peso especfico seco mximo (Ymax o DMCS)

Para bajos contenidos de humedad, el agua est en forma capilar produciendo comprensiones entre partculas constituyentes del suelo, lo cual tiende a la formacin de grumos difcilmente desintegradles que dificultan la compactacin.

Diferentes curvas de compactacin

FACTORES QUE AUMENTAN LA COMPACTACIN:

El contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de contraccin.

La energa especifica, empleada en el proceso de compactacin. Es la energa de compactacin suministrada al suelo por unidad de volumen.

EFECTOS DE LA COMPACTACION DEL SUELO:

Mejoramiento

Efecto sobre la masa de relleno

Alta Resistencia al cortante

Mayor estabilidad

Baja compresibilidad

Menor asentamiento bajo carga esttica

Alto valor de CBR.

Menor deformacin bajo carga repetida

Baja Permeabilidad

Baja tendencia a absorber agua

Baja susceptibilidad al congelamiento

Menor probalidad al congelamiento

EQUIPO DE COMPACTACIN PARA EL CAMPO:

ENSAYO DE COMPACTACION PROCTOR

En mecnica de suelos, el ensayo de compactacin Proctor Standar es uno de los ms importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactacin de un terreno. A travs de l es posible determinar la compactacin mxima de un terreno en relacin con su grado de humedad.

Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el "Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energa utilizada, debido al mayor peso del pisn y mayor altura de cada en el Proctor modificado.

El ensayo consiste en compactar una porcin de suelo en un cilindro con volumen conocido, hacindose variar la humedad para obtener el punto de compactacin mxima en el cual se obtiene la humedad ptima de compactacin. El ensayo puede ser realizado en tres niveles de energa de compactacin, conforme las especificaciones de la: normal, intermedia y modificada.

El Grado de compactacin de un terreno se expresa en porcentaje respecto al ensayo Proctor; es decir, una compactacin del 85% de Proctor Normal quiere decir que se alcanza el 85% de la mxima densidad posible para ese terreno.

Las principales normativas que definen estos ensayos son las normas americanas ASTM D-698 (ASTM es la American Society for Testing Materials, Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales) para el ensayo Proctor estandar y la ASTM D-1557 para el ensayo Proctor modificado.

PROCTOR MODIFICADO

PRUEBAS DE COMPACTACION

Actualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactacin en terreno. Histricamente, el primer mtodo, respecto a la tcnica que se utiliza actualmente, es el debido R.R. Proctor y que es conocido como Prueba Proctor estndar. El ms empleado, actualmente, es la denominada prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energa de compactacin que el estndar.

Todos ellos consisten en compactar el suelo, con condiciones variables que se especifican a continuacin:

Mtodo

Proctor

N

Tamao

molde

(cm)

Volumen

molde

(cm)

Pisn

(kg)

N

Capas

Altura cada

(cm)

N

Golpes

Energa compac.

/ volumen

(kg*m/m3)

ESTNDAR

1

11.64*10.16

943.33

2.49

3

30.48

25

60.500

ESTNDAR

2

11.64*15.24

2123.03

2.49

3

30.48

55

60.500

MODIFICADO

3

11.64*10.16

943.33

2.49

5

45.72

25

275.275

MODIFICADO

4

11.64*15.24

2123.03

2.49

5

45.72

55

275.275

15 GOLPES

5

11.64*10.16

943.33

2.49

3

30.48

15

36.400

Los mtodos 1 y 3 se emplean con suelos que tienen un alto % de partculas bajo la malla #4 = 4.76 mm, un buen criterio es considerar 80% en peso como mnimo. Los mtodos 2 y 4 se emplean con suelos que tienen un % importante de partculas mayores a la malla #4 y menores que .

La energa de compactacin viene dada por la ecuacin:

Dnde:

Y - energa a aplicar en la muestra de suelo;

n - nmero de capas a ser compactadas en el cilindro de moldeado;

N - nmero de golpes aplicados por capa;

P - peso del pisn;

H - altura de cada del pisn; y

V - volumen del cilindro.

Con este procedimiento de compactacin, Proctor estudi la influencia que ejerca en el proceso el contenido inicial de agua de suelo. Observ que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenan ms altos pesos especficos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esa tendencia no se mantena indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos especficos secos obtenidos disminuan, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, que existe una humedad inicial denominada humedad optima, que produce el mximo peso especfico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactacin y, por consiguiente, la mejor compactacin del suelo.

Los resultados de las pruebas de compactacin se grafican en curvas que relacionan el peso especfico seco versus el contenido de agua.

((1)Arena arcillosa bien distribuida.(2)Arcilla arenosa bien distribuida.(3)Arcilla arenosa con distribucin mediana.(4)Arcilla arenosa con limo.(5)Limo.(6)Arcilla pesada 210046810121620221824140019001800170016001500220020002300* Vaco de Aire Cero es el punto terico al cual la densidad del suelo es mxima.(1)(2)(3)(4)(5)(6)PORCENTAJE E HUMEDAD)

D

PASOS PARA EL ENSAYO PROCTOR STANDAR

A continuacin se describe solo el mtodo Proctor Standard, ya que los dems siguen el mismo procedimiento variando solo las caractersticas indicadas.

1. se procede a secar al aire una cantidad suficiente de suelo.

2. Se selecciona el material hacindolo pasar por la malla N4, se pesa el material retenido por ella y el que pasa. Se utiliza en el ensayo solo el material que pase bajo esta malla.

3. Se mezcla cada porcin de suelo, con agua para llevarla al contenido de humedad deseado, considerando el agua contenido en la muestra.

4. Para permitir que el contenido de humedad se distribuya uniformemente en toda la muestra se mezcla con la esptula.

5. Se pesa el molde y su base. Se coloca el collar ajustable sobre el molde.

6. Colocar una capa de material aproximadamente 1/3 de la altura del molde ms el collar. Compactar la capa con 25 golpes uniformemente distribuidos en el molde de 100 mm de dimetro con un pisn de 2.5 kg con una altura de cada de 30.5 cm.

7. Repetir 4 veces la operacin anterior, escarificando ligeramente la superficie compactada antes de agregar una nueva capa. Al compactar la ltima capa debe quedar un pequeo exceso de material por sobre el borde del molde, el que debe sobresalir de a pulgada.

8. Retirar cuidadosamente el collar ajustado y enrasar la superficie del molde con una regla metlica. Pesar el molde (con la placa) y el suelo y restar la masa del primero, obteniendo as la masa del suelo compactado (M).

9. Retirar el material del molde y extraer dos muestras representativas del suelo compactado. 10.Obtener la humedad de cada uno de ellos y registrar la humedad del suelo compactado como el promedio de ambas.

Repetir las operaciones anteriores, hasta que haya un decrecimiento en la densidad hmeda del suelo. El ensaye se debe efectuar desde la condicin ms seca a la condicin ms hmeda.

EXPRESION DE RESULTADOS, CURVA DE COMPACTACION ROCTOR ESTNDAR Y MODIFICADO

El peso especfico hmedo (w) se obtiene dividiendo el peso del material hmedo por el volumen interior del molde.

w = Peso del material hmedo

Volumen del molde

A partir de los datos del contenido de humedad calculados, de cada muestra compactada de determina el peso especfico seco d segn:

w = Ww

Ws

d = w .

w + 1

Dnde:Ww : Peso del agua

Ws : Peso de los slidos

Con los datos obtenidos de d y w se construye un grfico similar a la siguiente figura 5.18

MATERIALES Y/O EQUIPOS PARA ENSAYO PROCTOR ESTANDAR

PROCTOR ESTNDAR ASTM 698-91

Tamices N 4, 3/8, .

Molde de 4 6 pulgadas

Pinzn de 5.5 lb.

Pipeta

Espatula.

Regla metlica

Martillo de goma

Bandeja para mezclar

Balanza

Horno

PROCEDIMIENTO

1. Se toma una muestra de suelo, en nuestro caso es de 5.807 kg. La cual se va a pasar por los tamices: 3/4, 3/8 y N 4 obteniendo sus porcentajes y comparndola con las especificaciones que tenemos de Proctor (ASTM 698-91), y elegimos el mtodo.

2. Lo tamizamos por la maya que indica el mtodo. En nuestro caso el mtodo B.

3. Tomamos una cantidad de suelo de ms o menos 12 kg.

4. Para la primera prueba, pesemos 3 Kg de de la muestra.

5. Luego le agregamos una cantidad de agua que estar aumentando progresivamente segn cada ensayo. Tomaremos primero 2%, 4%, 6% y finalmente 8%.

6. Luego de sacar el porcentaje de agua respectivo lo mezclamos con nuestra muestra y lo uniformizamos.

7. Luego echamos al molde tres veces, es decir formando 3 capas y en cada capa le damos 25 golpes, para que la compactacin sea mejor con el pinzn de 5.5 lb para el proctor estndar y de 10 lb para el proctor modificado.

8. Luego lo llenamos, antes sacando el collarn, pesamos el molde con la muestra compactada.

9. Sacamos muestra del corazn del molde, lo pesamos y llevamos al horno.

10. Nuevamente pesamos las muestras secas.

11. Luego calculamos los contenidos de humedad y los pesos volumtricos respectivos.

CLCULOS

1. PROCTOR ESTNDAR :

a) Densidad seca

Prueba N

1

2

3

4

Porcentaje de agua

2%

4%

6%

8%

1. Volumen del molde

2124

2124

2124

2124

2. peso del molde + muestra hmeda

5671

5774

5791

5973

3. peso del molde

3887

3887

3887

3887

4. peso de la muestra hmeda

1784

1887

1904

2086

5. densidad hmeda)

0.840

0.888

0.896

0.982

6. densidad seca)

0.814

0.848

0.843

0.908

b) Porcentaje de humedad

Prueba N

1

2

3

4

1. Numero de tara

52

12

57

11

2. peso tara + muestra hmeda

374.3

394.2

331.5

377.0

3. peso tara + muestra seca

364.6

378.6

314.5

351.7

4. peso de la tara

61.1

44.3

46.7

40.8

5. peso de la muestra hmeda

313.2

349.9

284.8

336.2

6. peso de la muestra seca

303.5

334.3

267.8

310.9

7. peso del agua

9.7

15.6

17

25.3

W%

3.19

4.67

6.34

8.14

GRFICO:

RECOMENDACIONES

En el laboratorio debemos tener cuidado en la manipulacin de los materiales.

Tambin contar con los materiales requeridos para que el ensayo salga bien.

Antes de realizar el ensayo debemos investigar sobre el tema y tambin el docente debe darnos unas pautas sobre el manipuleo de los materiales y los pasos a seguir para cada ensayo.

Debemos tener cuidado en agregar la cantidad de agua el exceso perjudica el ensayo y la compactacin ya no es el adecuado.

El suelo con el que se realice la prueba de compactacin debe ser representativo del que se utilizara en obra. Para lo cual se requiere grandes cantidades.

Si la obra es muy extensa se debern ejecutar tantos ensayos de compactacin como fuesen necesarios, a fin de asegurar la representatividad del suelo empleado.

CONCLUCIONES

Se lleg a la conclusin de realizar el mtodo B del proctor estndar.

El procedimiento realizado fue repetitivo, pero se requiere de tiempo y paciencia para la obtencin del contenido de humedad.

Con esta prueba se obtuvo la humedad ptima de compactacin as como, el peso especfico seco mximo.

Se dibuj la curva respectiva y se identific que tipo de suelo y otros factores importantes y se pudo identificar las primeras caractersticas para poder trabajarlo.

Gracias a la compactacin podemos mejorar las propiedades ingenieriles del suelo, donde se requiere que las partculas del suelo estn ms en contacto unas con las otras.

La adicin del agua nos va permitir juntar los granos fcilmente durante la compactacin.

El exceso en la cantidad de agua, empuja los granos hacia afuera la densidad adquirida va disminuyendo.

El objetivo de la prueba de Proctor es determinar el peso especfico seco, as como la humedad ptima.

La prueba de Proctor reproduce en el laboratorio el tipo de compactacin uniforme de la parte inferior hacia la superficie de la capa compactada.

En todos los suelos, al incrementarse su humedad se aplica un medio lubricante entre sus partculas que permite un cierto acomodo de estas cuando se sujetan a un esfuerzo de compactacin. Si sigue incrementando la humedad empleando el mismo esfuerzo de compactacin, se llega a tener el mejor acomodo de las partculas del suelo, y por consecuencia el mayor peso volumtrico seco, con cierta humedad llamada humedad optima, pero si seguimos excediendo en la cantidad de agua y con el mismo esfuerzo de compactacin el peso especfico disminuye.

Prueba Proctor Estandar3.194.676.348.140.813999999999999950.847999999999999980.842999999999999970.90800000000000003

% DE HUMEDAD

PESO ESPECIFICO SECO (g/cm^3)

MECANICA DE SUELOS I