Ensayo Proctor Modificado 3a4or

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

E PROCTOR MODIFICADO

COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO ENSAYO PROCTOR MODIFICADO 1.-RESUMEN En este informe se busca expresar el estudio de compactación que se le realizo a una muestra de material BASE para AFIRMADO. Dicho estudio se realizó en el “LABORATORIO DE MECÁNICA 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 compactación Proctor Modificado (ASTM D1557) y la norma de corrección de humedad y peso unitario del material superior al tamiz 3/4” (19 mm) (ASTM D 4718). Basados en el método 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 específicos secos para generar la curva de compactación y con esta el contenido de humedad optimo y el peso específico seco máximo. 2.-INTRODUCCIÓN El ensayo Proctor se realiza para determinar la humedad óptima a la cual un suelo alcanzará su máxima compacidad. La humedad es importante pues aumentando o disminuyendo su contenido en el suelo se pueden alcanzar mayores o menores densidades del mismo, la razón de esto es que el agua llena los espacios del suelo ocupados por aire (recordemos que el suelo está compuesto de aire, agua y material sólido), permitiendo una mejor acomodación de las partículas, lo que a su vez aumenta la compacidad. Sin embargo un exceso de agua podría INGENIERIA CIVIL

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el

efecto

contrario,

es

E PROCTOR MODIFICADO decir

separar

las

partículas

disminuyendo su compacidad. Es por esto que el ensayo Proctor tiene una real importancia en la construcción, ya que las carreteras y las estructuras necesitan de una base resistente donde apoyarse, y un suelo mal compactado podría significar el colapso de una estructura bien diseñada, en algunos casos, como por ejemplo en caminos de poco tráfico o de zonas rurales, el suelo constituye la carpeta de rodado, por lo que la importancia de la compactación se hace evidente. 3.-MARCO TEORICO 3.1.-MUESTRAS La muestra requerida ASTM D1557

para el Método A y B es

aproximadamente 35 lb (16 kg) y para el Método C es aproximadamente 65 lb (29 kg) de suelo seco. Debido a esto, la muestra de campo debe tener un peso húmedo de al menos 50 lb (23 kg) y 100 lb (45 kg) respectivamente. 3.2.-COMPACTACION Compactación es el término que se utiliza para describir el proceso de densificación de un material mediante sistemas mecánicos. El incremento de densidad se obtiene al disminuir el contenido de aire en los vacíos en tanto se mantiene el contenido de humedad aproximadamente constante. Los objetivos de la compactación 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 relación de vacíos y reducir la permeabilidad.  Reducir el potencial de expansión, contracción, o expansión por congelamiento.

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El grado de compactación de un suelo se mide cuantitativamente mediante la densidad seca, la cual depende de la energía utilizada durante la compactación y del contenido de humedad del suelo. La compactación en laboratorio consiste en compactar una muestra de suelo húmedo en un molde cilíndrico de un volumen específico y con una energía de compactación determinada. La compactación dinámica creada por el impacto de un martillo metálico (Pisón) de una masa específica que se deja caer desde una altura determinada, compactando el suelo en un determinado número de capas que reciben un número de golpes. Después 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 características de compactación se presentan en un gráfico que relaciona la densidad seca en función del contenido de humedad. El punto más alto de la curva obtenida en el gráfico que corresponde a la mayor densidad seca determina el contenido de humedad óptimo. El primer método de compactación desarrollado fue el Proctor estándar pero conforme se avanzó en tecnología y se desarrollaron mejores equipos de compactación en campo, se desarrolló el Proctor modificado que aplica mayor energía a la muestra. 3.3.-PRÓCTOR MODIFICADO La 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 Método C) con un pisón de 44.5 N de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 45,7 cm.

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Tabla N° 01: Métodos para Proctor Modificado.

4.- OBJETIVOS 4.1Objetivo General 

Determinar la humedad necesaria en un suelo para lograr la compactación máxima.

4.2 Objetivos Específicos: 

Conocer las técnicas adecuadas para la preparación de

 

muestras para compactación. Establecer el contenido de humedad óptimo. Determinar el peso seco máximo en una muestra obtenido



mediante compactación. Fijar los posibles errores que se pueden incurrir en el ensayo de compactación

5.-MUESTRA Y METODOLOGIA 5.1.-DESCRIPCION DE LA MUESTRA: INGENIERIA CIVIL

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La muestra es de material base para afirmado con un peso de 63,3 Kg proveniente de la “CANTERA RUBEN”. La muestra no presenta ningún tipo de residuo. 5.2.-SELECCIÓN DEL METODO De acuerdo a los datos granulométricos (Tabla N°02), se utilizó el método C que se usa cuando más del 20% en peso del material se retiene en el tamiz 3/8 y menos de 30% en peso es retenido en el tamiz ¾. 6.-MATERIALES Y PROCEDIMIENTO 6.1-PREPARACIÓN DE MUESTRAS: 6.1.1.-Equipo:     

Pala Carretilla Mallas N° 4, 3/8, ¾. Bandejas metálicas Balanzas

6.1.2.-Procedimiento: 1.- la muestra traída es vaciada en el piso, con ayuda de la pala y el tamiz ¾

realizamos el primer tamizado separando las

piedras de mayor tamaño, lo retenido en el tamiz ¾ se separa en una bandeja, 2.-Con el material pasante por el tamiz ¾, 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 N°4, lo retenido y pasante por el tamiz N°4 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.

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6.2-COMPACTACIÓN 6.2.1.-EQUIPO:        

Pisón 10 Lb Molde metálico 6’’ Bandeja metálica Balanza Cuchara Probeta Espátula Horno

6.2.2-PROCEDIMIENTO: NOTA 01:

 Para realizar el ensayo se tuvo que eliminar el material retenido en el tamiz ¾ puesto que de ser compactado presentaría muchos vacíos que afectarían los resultados del ensayo, las correcciones de los porcentajes en peso se



muestran en la tabla N° 03. El factor de corrección (fc) se ha calculado dividiendo la Sumatoria de los

Porcentajes Retenidos (∑PR₁) en los

tamices ¾, ⅜ y 4, entre la Sumatoria de los Porcentajes Retenidos (∑PR₂) en los tamices ⅜ y 4.  El fc se aproxima por redondeo al entero próximo. 1.- Se ha tomado para el compactado cuatro muestras de 6000gr, la proporción en la que se medido cada muestra se hallan en la tabla N°04. 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 vertió en una bandeja y se le agrego 120 ml de agua, se mezcla hasta obtener una masa homogénea.

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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Se preparó el molde

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y se vertió la masa de material húmedo

dentro del molde por capas, realizando 56 golpes por capa empleando el pisón. Terminado de colocar las capas de material se procedió a pesar el molde contenido con el material compactado, para ello retiramos la corona del molde y enrazamos la base. Luego, se extrajo una pequeña muestra para llevarlo al horno, anotando el número de tara, peso de la muestra húmeda + tara y peso de tara; esta muestra estuvo en el horno por 24 horas, después 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 N°05. 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 granulometría. Tamiz

Peso(gr)

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Porcentaje %

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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS ¾(Retenido) ⅜(Retenido) 4 (Retenido) 4(Pasante) ∑TOTAL

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20320.00 10645.00 8030.00 24805.00 63800.00

17.00 32.00 13.00 38.00 100.00

Tabla N° 03: Corrección de porcentajes. ∑PR₁

∑PR₂

fc

62.00

45.00

1.38

Tamiz ⅜ 4

Corrección de los Porcentajes Retenidos ⅜ y 4 32.00*1.38=44.16≅ 13*1.38=17.94≅18 44

Porcentaje retenido 32.00 13.00

Porcentaje retenido corregido 44.00 18.00

Tabla N° 04: Peso de cada muestra representativa para el ensayo Proporciones de porcentajes en peso 44.00*6000/100 18.00*6000/100 38.00*6000/100 ∑TOTAL %H₂O

Muestr a1 (gr) 2640.0 0 1080.0 0 2280.0 0 6000.0 0 2%

Muestra 2 (gr) 2640.00

Muestra 3 (gr) 2640.00

Muestr a4 (gr) 2640.00

1080.00

1080.00

1080.00

2280.00

2280.00

2280.00

6000.00

6000.00

6000.00

4%

6%

8%

3 5 56 8265.0

4 5 56 7684.4

3000.0 2074.0

3000.0 2074.0

3 T2

4 SN

Tabla N°05: Datos obtenidos. Muestra Nº de capas Nº de golpes por capa Peso del molde + Suelo compacto (gr) Peso del Molde (gr) Volumen del Molde (cm3)

Prueba Nº Tara Nº

COMPACTACION 1 2 5 5 56 56 7810.0 7998.1 3000.0 2074.0

3000.0 2074.0

CONTENIDO DE HUMEDAD 1 2 SN A4

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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Tara + suelo húmedo (gr) Tara + suelo seco (gr) Peso de tara (gr)

560.0 548.1 167.8

E PROCTOR MODIFICADO 608.8 586.6 169.8

689.0 655.8 189.4

630.6 591.3 168.4

3 5 56 8265.0

4 5 56 7684.4

3000.0 5265.0 2074.0 2.539 2.370

3000.0 4684.4 2074.0 2.259 2.067

3 T2 689.0

4 SN 630.6

7.- CÁLCULOS Fórmulas utilizadas:  Densidad húmeda ❑humeda=

W molde+muestra humeda −W molde V molde

 Contenido d humedad

ω=

W agua ∗100 W seco

ω=

W muestra humeda+tara −W muestra seca+tara ∗100 W muestra seca+tara−W tara

 Densidad seca ❑seca=

❑humeda 1+ ω

Tabla N°06: Cálculos de compactación y humedad. Prueba Nº Nº de capas Nº de golpes por capa Peso del molde + Suelo compacto (gr) Peso del Molde (gr) Peso suelo compacto (gr) Volumen del Molde (cm3) Densidad Húmeda (gr/cm3) Densidad seca (gr/cm3)

Prueba Nº Tara Nº Tara + suelo húmedo (gr)

COMPACTACION 1 2 5 5 56 56 7810.0 7998.1 3000.0 4810.0 2074.0 2.319 2.249

3000.0 4998.1 2074.0 2.410 2.288

CONTENIDO DE HUMEDAD 1 2 SN A4 560.0 608.8

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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Tara + suelo seco (gr) Peso del agua (gr) Peso de tara (gr) Peso suelo seco (gr) Contenido de humedad (%) Densidad seca (gr/cm3)

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548.1 11.9 167.8 380.3 3.1 2.249

586.6 22.2 169.8 416.8 5.3 2.288

655.8 33.2 189.4 466.4 7.1 2.370

591.3 39.3 168.4 422.9 9.3 2.067

8.- GRAFICO CURVA DENSIDAD SECA vs HUM EDAD

De ns idad Seca (gr/cm 3)

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

Hum e dad (%)

9.-RESULTADOS DE ENSAYO DE LA MUESTRA Máxima Densidad Seca

:

Optimo Contenido de humedad

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2.382 :

gr/cm3 7.6

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%

10.0

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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 verterá) en nuestra muestra de



afirmado. La rapidez de la homogenización garantiza la estabilidad de la humedad deseada, pero esto no interviene en la mal elaboración del ensayo, puesto que luego se determina el contenido de



humedad actual. Al momento de compactar la guía del pisón debe mantenerse ligeramente sobre el afirmado que se compacta, puesto que si



éste 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 cilíndrica, luego se procede a abrirla por la mitad



para obtener la muestra intermedia. Cada muestra obtenida para la obtención del contenido de humedad real, debe llevarse rápidamente al laboratorio, puesto que éste pierde fácilmente su humedad cuando está expuesto al aire.

11.-CONCLUSIONES 

La compactación es un método ideal para mejorar las propiedades de algunos suelos que se utilizan en obras de construcción.

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El ensayo de Proctor modificado nos ayuda a representar en el laboratorio las técnicas de compactación utilizadas en campo.



Conocer

el

contenido

de

humedad

óptimo

es

de

mucha

importancia ya que es de gran utilidad a la hora de buscar una solución para mejorar las propiedades de resistencia al cortante, densidad y otras del suelo. En el caso del material que se utilizó en nuestra prueba se obtuvo un 7.6% de humedad óptima y una Máxima Densidad Seca de 2.382 gr/cm3.

12.-ANEXOS

FOTO 01: Tamizado de la muestra y pesado de muestras de representativas

FOTO 02: Mezcla de muestra más agua y preparación molde.

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

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