LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOSENSAYO DE PROCTOR MODIFICADO

COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIOENSAYO PROCTOR MODIFICADO

1.-RESUMEN En este informe se busca expresar el estudio de compactacin que se le realizo a una muestra de material BASE para AFIRMADO. Dicho estudio se realiz en el LABORATORIO DE MECNICA DE SUELOS de la UNIVERSIDAD SAN PEDRO, utilizando los ensayos basados en las normas ASTM C136 para la toma de muestras representativas y su respectivo tamizado, el ensayo de compactacin Proctor Modificado (ASTM D1557) y la norma de correccin de humedad y peso unitario del material superior al tamiz 3/4 (19 mm) (ASTM D 4718). Basados en el mtodo C de la ASTM D1557 que indica un aprox. de 5900 gr. se obtuvo 6000 gr de muestra representativa para el ensayo respectivo, con el fin de compactar el suelo en estudio a diferentes porcentajes de humedad. El principal objetivo que se busca con estos ensayos es el de obtener diferentes contenidos de humedad y diferentes pesos especficos secos para generar la curva de compactacin y con esta el contenido de humedad optimo y el peso especfico seco mximo.

2.-INTRODUCCINEl ensayo Proctor se realiza para determinar la humedad ptima a la cual un suelo alcanzar su mxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar mayores o menores densidades del mismo, la razn de esto es que el agua llena los espacios del suelo ocupados por aire (recordemos que el suelo est compuesto de aire, agua y material slido), permitiendo una mejor acomodacin de las partculas, lo que a su vez aumenta la compacidad. Sin embargo un exceso de agua podra provocar el efecto contrario, es decir separar las partculas disminuyendo su compacidad. Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la construccin, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una base resistente donde apoyarse, y un suelo mal compactado podra significar el colapso de una estructura bien diseada, en algunos casos, como por ejemplo en caminos de poco trfico o de zonas rurales, el suelo constituye la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la compactacin se hace evidente.

3.-MARCO TEORICO3.1.-MUESTRASLa muestra requerida ASTM D1557 para el Mtodo A y B es aproximadamente 35 lb (16 kg) y para el Mtodo C es aproximadamente 65 lb (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso hmedo de al menos 50 lb (23 kg) y 100 lb (45 kg) respectivamente.3.2.-COMPACTACIONCompactacin es el trmino que se utiliza para describir el proceso de densificacin de un material mediante sistemas mecnicos. El incremento de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacos en tanto se mantiene el contenido de humedad aproximadamente constante. Los objetivos de la compactacin son los siguientes: Aumentar la resistencia al corte y mejorar la estabilidad de terraplenes y la capacidad de carga de cimentaciones y pavimentos. Disminuir la compresibilidad y reducir los asentamientos. Disminuir la relacin de vacos y reducir la permeabilidad. Reducir el potencial de expansin, contraccin, o expansin por congelamiento. El grado de compactacin de un suelo se mide cuantitativamente mediante la densidad seca, la cual depende de la energa utilizada durante la compactacin y del contenido de humedad del suelo. La compactacin en laboratorio consiste en compactar una muestra de suelo hmedo en un molde cilndrico de un volumen especfico y con una energa de compactacin determinada. La compactacin dinmica creada por el impacto de un martillo metlico (Pisn) de una masa especfica que se deja caer desde una altura determinada, compactando el suelo en un determinado nmero de capas que reciben un nmero de golpes. Despus de preparar la muestra compactada, se mide su peso y su contenido de humedad. Se calcula la densidad seca y se repite el procedimiento haciendo variar el contenido de humedad. Las caractersticas de compactacin se presentan en un grfico que relaciona la densidad seca en funcin del contenido de humedad. El punto ms alto de la curva obtenida en el grfico que corresponde a la mayor densidad seca determina el contenido de humedad ptimo.El primer mtodo de compactacin desarrollado fue el Proctor estndar pero conforme se avanz en tecnologa y se desarrollaron mejores equipos de compactacin en campo, se desarroll el Proctor modificado que aplica mayor energa a la muestra.

3.3.-PRCTOR MODIFICADOLa prueba consiste en compactar el suelo a emplear en cinco capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas (56para el Mtodo C) con un pisn de 44.5 N de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 cm.

Tabla N 01: Mtodos para Proctor Modificado.

4.- OBJETIVOS4.1Objetivo General Determinar la humedad necesaria en un suelo para lograr la compactacin mxima. 4.2 Objetivos Especficos: Conocer las tcnicas adecuadas para la preparacin de muestras para compactacin. Establecer el contenido de humedad ptimo. Determinar el peso seco mximo en una muestra obtenido mediante compactacin. Fijar los posibles errores que se pueden incurrir en el ensayo de compactacin

5.-MUESTRA Y METODOLOGIA5.1.-DESCRIPCION DE LA MUESTRA:La muestra es de material base para afirmado con un peso de 63,3 Kg proveniente de la CANTERA RUBEN. La muestra no presenta ningn tipo de residuo.5.2.-SELECCIN DEL METODODe acuerdo a los datos granulomtricos (Tabla N02), se utiliz el mtodo C que se usa cuando ms del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz .

6.-MATERIALES Y PROCEDIMIENTO 6.1-PREPARACIN DE MUESTRAS: 6.1.1.-Equipo: Pala Carretilla Mallas N 4, 3/8, . Bandejas metlicas Balanzas

6.1.2.-Procedimiento: 1.- la muestra trada es vaciada en el piso, con ayuda de la pala y el tamiz realizamos el primer tamizado separando las piedras de mayor tamao, lo retenido en el tamiz se separa en una bandeja,2.-Con el material pasante por el tamiz , repetimos el procedimiento utilizando el tamiz 3/8, separando el material retenido en una bandeja;3.- de la misma manera lo pasante del tamiz 3/8 lo volvemos a pasar por el tamiz N4, lo retenido y pasante por el tamiz N4 es separado en bandejas, cada bandeja conteniendo material es pesado y anotado el peso respectivo.4.- los resultados de los pesos se muestran en la tabla N 02.

6.2-COMPACTACIN6.2.1.-EQUIPO: Pisn 10 Lb Molde metlico 6 Bandeja metlica Balanza Cuchara Probeta Esptula Horno 6.2.2-PROCEDIMIENTO: NOTA 01: Para realizar el ensayo se tuvo que eliminar el material retenido en el tamiz puesto que de ser compactado presentara muchos vacos que afectaran los resultados del ensayo, las correcciones de los porcentajes en peso se muestran en la tabla N 03. El factor de correccin (fc) se ha calculado dividiendo la Sumatoria de los Porcentajes Retenidos (PR) en los tamices , y 4, entre la Sumatoria de los Porcentajes Retenidos (PR) en los tamices y 4. El fc se aproxima por redondeo al entero prximo.

1.- Se ha tomado para el compactado cuatro muestras de 6000gr, la proporcin en la que se medido cada muestra se hallan en la tabla N04.2.- Para la cantidad de agua que se ha utilizado en las muestras se ha calculado con el 1% del peso de la muestra, es decir 60 ml. (La cantidad de agua es proporcional para cada muestra).3.- PRIMERA MUESTRA AL 2%: La muestra se verti en una bandeja y se le agrego 120 ml de agua, se mezcla hasta obtener una masa homognea.Se prepar el molde y se verti la masa de material hmedo dentro del molde por capas, realizando 56 golpes por capa empleando el pisn.Terminado de colocar las capas de material se procedi a pesar el molde contenido con el material compactado, para ello retiramos la corona del molde y enrazamos la base. Luego, se extrajo una pequea muestra para llevarlo al horno, anotando el nmero de tara, peso de la muestra hmeda + tara y peso de tara; esta muestra estuvo en el horno por 24 horas, despus fue retirado, pesado y anotado como peso de la muestra seca + tara.Los pesos de la tara y molde se encuentran anotados en la tabla N05.4.-Se repite el procedimiento con las tres muestras restantes: MUESTRA 2 AL 4%, MUESTRA 3 AL 6% Y MUESTRA 4 AL 8% de agua respectivamente.

6. RESULTADOS

Tabla N 02: Resultados de granulometra.TamizPeso(gr)Porcentaje %

(Retenido)20320.0017.00

(Retenido)10645.0032.00

4 (Retenido)8030.0013.00

4(Pasante)24805.0038.00

TOTAL63800.00100.00

Tabla N 03: Correccin de porcentajes.PRPRfcCorreccin de los Porcentajes Retenidos y 4

62.0045.001.3832.00*1.38=44.164413*1.38=17.9418

TamizPorcentaje retenidoPorcentaje retenido corregido

32.0044.00

413.0018.00

Tabla N 04: Peso de cada muestra representativa para el ensayoProporciones de porcentajes en pesoMuestra 1(gr)Muestra 2(gr)Muestra 3(gr)Muestra 4(gr)

44.00*6000/1002640.002640.002640.002640.00

18.00*6000/1001080.001080.001080.001080.00

38.00*6000/1002280.002280.002280.002280.00

TOTAL6000.006000.006000.006000.00

%HO2%4%6%8%

Tabla N05: Datos obtenidos. COMPACTACION

Muestra1234

N de capas5555

N de golpes por capa56565656

Peso del molde + Suelo compacto (gr)7810.07998.18265.07684.4

Peso del Molde (gr)3000.03000.03000.03000.0

Volumen del Molde (cm3)2074.02074.02074.02074.0

CONTENIDO DE HUMEDAD

Prueba N1234

Tara NSNA4T2SN

Tara + suelo hmedo (gr)560.0608.8689.0630.6

Tara + suelo seco (gr)548.1586.6655.8591.3

Peso de tara (gr)167.8169.8189.4168.4

7.- CLCULOS

Frmulas utilizadas:

Densidad hmeda

Contenido d humedad

Densidad seca

Tabla N06: Clculos de compactacin y humedad. COMPACTACION

Prueba N1234

N de capas5555

N de golpes por capa56565656

Peso del molde + Suelo compacto (gr)7810.07998.18265.07684.4

Peso del Molde (gr)3000.03000.03000.03000.0

Peso suelo compacto (gr)4810.04998.15265.04684.4

Volumen del Molde (cm3)2074.02074.02074.02074.0

Densidad Hmeda (gr/cm3)2.3192.4102.5392.259

Densidad seca (gr/cm3)2.2492.2882.3702.067

CONTENIDO DE HUMEDAD

Prueba N1234

Tara NSNA4T2SN

Tara + suelo hmedo (gr)560.0608.8689.0630.6

Tara + suelo seco (gr)548.1586.6655.8591.3

Peso del agua (gr)11.922.233.239.3

Peso de tara (gr)167.8169.8189.4168.4

Peso suelo seco (gr)380.3416.8466.4422.9

Contenido de humedad (%)3.15.37.19.3

Densidad seca (gr/cm3)2.2492.2882.3702.067

8.- GRAFICO9.-RESULTADOS DE ENSAYO DE LA MUESTRAMxima Densidad Seca:2.382gr/cm3Optimo Contenido de humedad:7.6%

10.-RECOMENDACIONES Cada recipiente donde se echa la muestra de 6kg. De material de base, debe estar limpio y seco, para evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua que se verter) en nuestra muestra de afirmado. La rapidez de la homogenizacin garantiza la estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal elaboracin del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de humedad actual. Al momento de compactar la gua del pisn debe mantenerse ligeramente sobre el afirmado que se compacta, puesto que si ste es soltado, remueve o taja el material. Para sacar las muestras se saca el molde de su soporte y se golpea en la muestra compactada, hasta que esta se afloje y se retire en forma cilndrica, luego se procede a abrirla por la mitad para obtener la muestra intermedia. Cada muestra obtenida para la obtencin del contenido de humedad real, debe llevarse rpidamente al laboratorio, puesto que ste pierde fcilmente su humedad cuando est expuesto al aire.

11.-CONCLUSIONES La compactacin es un mtodo ideal para mejorar las propiedades de algunos suelos que se utilizan en obras de construccin. El ensayo de Proctor modificado nos ayuda a representar en el laboratorio las tcnicas de compactacin utilizadas en campo. Conocer el contenido de humedad ptimo es de mucha importancia ya que es de gran utilidad a la hora de buscar una solucin para mejorar las propiedades de resistencia al cortante, densidad y otras del suelo. En el caso del material que se utiliz en nuestra prueba se obtuvo un 7.6% de humedad ptima y una Mxima Densidad Seca de 2.382 gr/cm3.

12.-ANEXOSFOTO 01: Tamizado de la muestra y pesado de muestras de representativas

FOTO 02: Mezcla de muestra ms agua y preparacin molde.

FOTO 03: Toma de muestra para ser llevado al horno y medidas del molde para los respectivos clculos

INGENIERIA CIVIL V CICLO1