Compactacion Proctor Modificado 6i2655

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

PAVIMENTOS

1

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

INDICE

I. INTRODUCCION……………………….…………………………………...…3 II. OBJETIVOS A. GENERALES…………………………………………………………...4 B. ESPECIFICOS……………………………………………………....…4

III. MARCO TEORICO……………………………………………………………..4 IV. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO……..…………………………………..8 V.

DATOS Y CALCULOS DE LABORATORIO………………………………10

VI. GRAFICA (DENSIDAD SECA / CONTENIDO DE HUMEDAD) ……….12 VII. DISCUSION …………………………………………………………………..13 VIII. CONCLUSION………………………………………………………………..14 IX. ANEXOS……………………………………………………..………………..15

PAVIMENTOS

2

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

I. INTRODUCCIÓN De conformidad a las normas establecidas, se desarrollaron el ensayo de PROCTOR, el cual se describe a continuación. Cada uno de los materiales utilizados, procedimientos y cálculos se especificaran por medio de los métodos explicados, tanto en la norma, como en las instrucciones teóricas de clase y los libros especializados en la materia.

Por medio de este ensayo se pretende obtener un dato teórico de la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde la cual ayudará a obtener en un futuro un grado de compactación siendo esta relacionada con lo anteriormente dicho respecto al terreno

Para la realización de este ensayo se utilizó material base granular B-200, el cual posee propiedades que lo hacen óptimo en la construcción de vías o edificaciones, por su alta resistencia al corte cuando es sometido a esfuerzos de compresión. Estas propiedades se hacen mucho más efectivas, en el caso de la compactación del material. Este ensayo trata de simular las condiciones a las que el material está sometido en la vida real, bajo una carga estática y el desarrollo de estos cálculos provee información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactación del material y cual su humedad optima.

PAVIMENTOS

3

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

II. OBJETIVOS A. GENERALES  Se determinará la relación entre la humedad y el peso unitario de los suelos compactados en un molde de un tamaño dado con un martillo de 2.5 kg (5.5 lb.) que cae desde una altura de 305 mm (12").  El índice que se obtiene, se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de subrazante y de las capas de base, subbase y de afirmado.

B. ESPECÍFICOS  Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un punto.

III. MARCO TEÓRICO A. COMPACTACION Compactar es la operación previa, para aumentar la resistencia superficial de un terreno sobre el cual deba construirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidad de energía la cual es necesaria para producir una disminución apreciable del volumen de hueco del material utilizado.

B. COMPACTACION DEL SUELO 1. CONSOLIDACIÓN: Proceso

natural de disminución del volumen de

huecos de un suelo 2. COMPACTACION: Proceso provocado pro al acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplase entre si de forma que aumente la densidad

C. PROCTOR ESTÁNDAR Y MODIFICADO El término compactación se utiliza en la descripción del proceso de densificación de un material mediante medios mecánicos. El incremento de la densidad se obtiene por medio de la disminución de la cantidad de aire que se encuentra en los espacios vacíos que se encuentra en el material, manteniendo el contenido de humedad relativamente constante.

PAVIMENTOS

4

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

En la vida real, la compactación se realiza sobre materiales que serán utilizados para relleno en la construcción de terraplenes, pero también puede ser empleado el material in situ en proyectos de mejoramiento del terreno.

D. CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION DE LOS SUELOS La compactación de los suelos consiste en un proceso mecánico por el cual se

busca

mejorar

artificialmente

las

características

de

resistencia,

compresibilidad y el comportamiento esfuerzo – deformación de los mismos. Es allí donde se produce por la reorientación de las partículas o por la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura mas densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento.

Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones mas altas para los suelos secos que para los húmedos, pero el tamaño del área cargada no es critico. La eficiencia se mejora aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta.

E. BENEFICIOS DE LA COMPACTACION 1)

Aumentar la capacidad para soportar cargas: Los vacios producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partículas mismas que soportan mejor.

2)

Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es mas profundo en un lado o en u a esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

3)

Reduce el escurrimiento de agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y drenaje puede entonces regularse.

PAVIMENTOS

5

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

4)

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacios, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacios. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.

5)

Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

Para medir el grado de compactación de material de un suelo o un relleno se debe establecer la densidad seca del material. En la obtención de la densidad seca se debe tener en cuenta los parámetros de la energía utilizada durante la compactación y también depende del contenido de humedad durante el mismo. Las relaciones entre la humedad seca, el contenido de humedad y la energía de compactación se obtienen a partir de ensayos de compactación en laboratorio. De los resultados obtenidos a partir del ensayo proporcionan una curva, en la cual el pico más alto dicta el contenido de humedad óptima a la cual el suelo llega a la densidad seca máxima. Por medio de los ensayos sé a podido determinar que por lo general la compactación es más eficaz en los materiales bien gradados que contienen una cantidad de finos que en los materiales de gradación uniforme que carecen de finos.

F. RELACION DENSIDAD/ HUMEDAD En un suelo seco de volumen V1 al aplicarle una energía de compactación reduce su volumen a V1-. Si ese mismo suelo de volumen V1 con un cierto porcentaje de humedad se le aplica la misma energía de compactación, su volumen se reduce a V2-.

De forma que V2- < V1-

PAVIMENTOS

6

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

Se debe a que el agua actúa como lubricante entre las partículas facilitando el desplazamiento entre ellas.

S e comprueba que al ir aumentando la humedad y compactando, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo para el par densidad seca máxima – humedad optima, a partir de ese punto un aumento de humedad no supone mayor densidad seca sino al contrario una disminución de ésta.

Para cada suelo existe un contenido de humedad que proporciona la máxima densidad seca. Este es el contenido de humedad óptimo que es el que se debe utilizar en obra cuando se va a compactar un suelo.

PAVIMENTOS

7

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

IV. ENSAYO PROCTOR MODIFICADO

ENSAYO PROCTOR MODIFICADO A. TIPOS: Existen tres tipos de proctor modificado:

Método A:  Si el material retenido Nº4<= 20%  Entonces usar material que pasa Nº4, Molde de 4”, n=5 capas, N= 25 golpes/capa Método B:  Si Material Retenido Nº4>=20%  Si Material Retenido 3/8”<=20%  Entonces usar material que pasa 3/8”, molde de 4”, n=5 capas, N=25 golpes/capa. Método C:  Si Material Retenido 3/8”>=20%  Si Material Retenido 3/4”<=30%  Entonces usar material que pasa 3/4”, molde de 6”, n=5 capas, N=56 golpes/capa. REEMPLAZO DE GRAVA Método B:  Material mayor de 3/8” reemplazarlo por el material comprendido entre los tamices 3/8”y Nº4. Método C:  Material mayor de 3/4” reemplazarlo por el material comprendido entre los tamices 3/”y 3/8”.

NOTA: Para nuestro ensayo lo hemos realizado con el método A de proctor modificado.

PAVIMENTOS

8

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

B. EQUIPOS Y MATERIALES 

Molde de compactación con base y collar



Martillo de compactación



Bandeja de plástico.



Cucharón para mezclar



Probeta graduada



Balanza de 20kg



Regla de acero para nivelar



Recipientes para humedad y horno



horno

C. PROCEDIMIENTO: 1. Tamizar el material por la malla Nº4 y pesar 3 kilos. 2. Agregar agua y mezclar. El porcentaje de agua debe ser el 2% de la muestra; Pero como es arenoso colocar 5% de agua. (150 ml) 3. Mezclar con la mano la mezcla hasta que esta se muestre uniforme. 4. Pesar el molde de compactación sin collar ni base. 5. Teniendo ya la muestra de suelo con la humedad correspondiente se procede a preparar los equipos, Martillo pistón y molde a utilizarse (PROCTOR MODIFICADO) 6. Se procede a hacer la división de la muestra para ir colocándola en el molde tratando uniformemente de colocar una capa y la otra 7. Con ayuda del martillo se lo va acomodando primeramente la muestra en el molde 8. Se procede a compactar uniformemente la 5 capas del molde, tratando de realizar los golpes con el mismo tiempo óseo continuo (25 golpes / por capa; son 5 capas) 9. Una vez compactada la ultima capa esta debe exceder ligeramente, el nivel del molde llegando hasta el anillo de extensión, el exceso no deberá ser mayor a 6 mm caso contrario descartar la muestra, Tomar el peso del molde mas la muestra compactada lo mas exacto posible: (PESO MOLDE + SUELO COMPACTADO) 10. También extraer una muestra representativa del suelo en un tara para hallar el contenido de humedad

PAVIMENTOS

9

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

11. Posteriormente colocar 3 % de agua que serán 90 ml. y realizar la compactación con 25 golpes cada capa siendo 5 capas; Extrayendo la muestra respectiva para hallar el contenido de humedad. 12. Realizar el mismo procedimiento, adicionando 3 % de agua al suelo, compactándolo y extrayendo una muestra representativa para hallar el contenido de humedad. NOTA: Para el contenido de humedad se pesa primeramente la tara vacía y después con la muestra compactada, tomando los datos adecuadamente, para la determinación de la humedad.

V. DATOS Y CALCULOS DE LABORATORIO: cm³

VOLUMEN DEL MOLDE :

2086

PRUEBA N°

1

2

3

4

1. Peso de molde + suelo compactado

6683

7170

7153

7006

2. Peso del molde

2561

2561

2561

2561

3. Peso del suelo compactado (1-2)

4122

4609

4592

4445

4. Densidad húmeda

1.976

2.209

2.201

2.131

5. Densidad seca

1.860

2.014

1.971

1.886

CONTENIDO DE HUMEDAD 119.33

011

284

011

1. Peso de frasco + suelo húmedo

FRASCO N°

119.33

113.75

107.32

129.10

2. Peso de frasco + suelo seco

113.94

106.12

99.01

117.48

3. Peso de agua contenida (1-2)

5.39

7.63

8.31

11.62

4. Peso del frasco

27.71

27.49

27.92

28.18

5. Peso del suelo seco (2-4)

86.23

78.63

71.09

89.30

6. Contenido de humedad (3/5 * 100)

6.25

9.70

11.69

13.01

Máxima Densidad Seca Optimo Contenido de Humedad

2.015 gr/cm 10.00 %

3

La densidad seca se obtiene a partir de la siguiente expresión

 m   d(1



% ) 100

Donde “ m ” es la Densidad de muestra (densidad húmeda); “

 d ” es la

densidad seca y “ % ” es el porcentaje del contenido de humedad.

PAVIMENTOS

10

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

Despejando la densidad seca

d 

m % (1 ) 100

VI. GRAFICA (RELACION DENSIDAD SECA / CONTENIDO DE HUMEDAD): 2.02 2.00

Densidad Seca (g/cm3)

1.98 1.96 1.94 1.92 1.90 1.88 1.86 1.84 5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

Contenido de Humedad (%)

Máxima Densidad Seca Optimo Contenido de Humedad

PAVIMENTOS

2.015 gr/cm 10.00 %

3

11

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

VII. DISCUSIÓN: FUNDAMENTOS DE LA COMPACTACIÓN: Los fundamentos de la compactación no están perfectamente explicados, sin embargo, se reconoce que el agua juega un papel importante, especialmente en suelos finos. Es así como existe un contenido de humedad óptima (Wop) para suelos finos, para el cual el proceso de compactación dará un peso máximo de suelo por unidad de volumen, es decir, un peso específico seco máximo ‫ﻻ‬max.

Para bajos contenidos de humedad, el agua está en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo, lo cual tiende a la formación de grumos difícilmente desintegrables que dificultan la compactación. Elevada Energía de Compactación

‫ﻻ‬dmax

‫ﻻ‬dmax

Wop

Wop

HUMEDAD DE MOLDEO

Pequeña Energía de Compactación

Curva de Compactación

El aumento del contenido de humedad hace disminuir esta tensión capilar en el agua, haciendo que una misma energía de compactación produzca mejores resultados. Si el agua es tal que se tienen parte importante de los vacíos llenos de agua, esta dificulta el desplazamiento de las partículas de suelo produciendo una disminución en la eficiencia de la compactación. Por esta razón se habla de una humedad óptima para suelos finos, para el cual el proceso de compactación dará un peso máximo de suelo por unidad de volumen

La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que reproduzcan en laboratorio la compactación que se puede obtener in situ con el equipo disponible. De entre todos los factores PAVIMENTOS

12

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

que influyen en la compactación, podría decirse que dos son los más importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de compactación y la energía específica, empleada en dicho proceso. Por energía específica se entiende la energía de compactación la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen.

La secuencia práctica para definir las características del proceso que resultará en una compactación óptima, es la siguiente: cuando se va a realizar una obra en la que el suelo vaya a ser compactado, se obtienen muestras de suelo que se van a emplear, sometiéndolas en laboratorio a distintas condiciones de compactación hasta encontrar alguna que garantice un proyecto seguro y que a la vez pueda lograrse económicamente, con la maquinaria existente. En terreno se producen las condiciones de laboratorio adoptadas para el proyecto y, finalmente una vez iniciada la construcción se verifica la compactación lograda en terreno con muestras elegidas al azar para comprobar si se están satisfaciendo los requerimientos del proyecto.

VIII. CONCLUSION:  La Máxima Densidad es de 2.015 gr/cm3.  El Óptimo Contenido de Humedad es de 10.00%.

PAVIMENTOS

13

Universidad nacional “pedro Ruiz gallo” Escuela de ingeniería civil

IX. ANEXOS:

Pesando 3kg. de muestra que paso el tamiz N 4

Proctor modificado

Molde + suelo compactado

PAVIMENTOS

Compactación con base y collar

Compactando 5 capas, 25 golpes por capa

Enrasando la parte superior de la muestra compactada

14