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UNIVERSIDAD NÉSTOR CÁCERES VELÁZQUEZFACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE PROCTOR MODIFICADOPRESENTADO POR :
TURPO MAYTTA ALBERTO
DOCENTE : Ing. RINA YAMPARA
SEXTO SEMESTRE
PUNO - PERÚ
2014
1
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 provocar el efecto
contrario, es 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.
En este trabajo práctico se realizará un Ensayo
Proctor Modificado, según la norma con pisón de 4,5 kg y
460 mm de caída.
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OBJETIVOS
Al terminar este trabajo en el laboratorio el alumno será
capaz de:
Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el
equipo necesario para realizar el Ensayo Proctor
Modificado.
Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en
un registro ordenado de acuerdo a un método
establecido para evitar cometer errores u omitir
información relevante.
Procesar los datos obtenidos a través de
formulaciones, tablas y gráficos, de manera que
permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.
Determinar la humedad óptima de compactación de un
suelo, con la cual se alcanzará la máxima compacidad.
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MARCO TEORICO
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.
Generalmente la compactación se realiza sobre los
materiales que se utilizan para relleno en la construcción
de terraplenes.
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.
El grado de compactación de un suelo o de un relleno
se mide cuantitativamente mediante la densidad seca, la
cual depende de la energía utilizada durante la
compactación y del contenido de humedad del suelo.
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La relación entre la densidad seca, el contenido de
humedad y la energía de compactación se obtienen a partir
de ensayos de compactación en laboratorio.
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. Por lo general se utilizan diferentes ensayos,
pero la mayoría están basados en el mismo principio: la
compactación dinámica creada por el impacto de un martillo
metálico 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 miden su
densidad aparente 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.
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MATERIALES
Los materiales utilizados en el Ensayo Proctor Modificado
son los siguientes:
Moldes: son metálicos y de forma cilíndrica, pueden estar constituidos por una pieza completa o hendida por una
generatriz, o por dos piezas semicilíndricas ajustables. En
el LEMCO se utilizan moldes de una sola pieza, con un
rebaje en su circunferencia superior donde ajusta el collar
y alas para sujetarlo a la placa base.
Collar: cada molde lleva un collar de aproximadamente 60 mm de altura, el cual tiene un rebaje de modo que ajusta
firmemente al molde y alas para sujetarlo a la placa base.
Placa base: está constituida por una placa metálica en la que se asegura el molde y el collar, por medio de las alas
que éstos tienen, a pernos con tuerca tipo mariposa
solidarios a la placa.
Pisón metálico: es un cilindro metálico con una cara circular de 50 mm y con una masa de 4500 g. Está equipado
con una guía tubular para controlar la altura de caída a
460 mm. La guía tiene cuatro peforaciones de 10 mm a 20 mm
de cada extremo, separadas en 90º.
Probetas graduadas: son recipientes de vidrio o plástico graduados en centímetros cúbicos y se usan para medir el
agua que se le agrega a la muestra.
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Balanzas: se usan para pesar el suelo y las muestras de cada ensayo para calcular el contenido de humedad real.
Regla de acero: se usa para enrasar el suelo al nivel del molde, luego de compactado y extraído el collar.
Tamiz 3/4: corresponde a una abertura nominal mayor de 5 mm y se usa para seleccionar el material a ocupar en el
ensayo.
Herramientas de mezclado: se usan vasijas o pailas
metálicas poco profundas para mezclado y palas o espátulas.
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MÉTODO
El Ensayo Proctor Modificado se realiza siguiendo el método
dado a continuación:
1. Obtención y preparación de muestras.1.1. Obtener una muestra del suelo a ensayar de 35 kg
como mínimo.
1.2. Secar la muestra hasta que se vuelva
desmenuzable.
1.3. Tamizar el suelo extraído por el tamiz 3/4.
2. Acondicionamiento de muestras.2.1. Homogeneizar la muestra y separar en fracciones
de 5.2 kg.
2.2. Mezclar completamente cada fracción por separado
con agua suficiente para que las humedades varíen
aproximadamente dos puntos porcentuales entre sí
(100, 200, 300,400 ml), y que se distribuyan
alrededor de la humedad óptima.
3. Ensayo.3.1. Pesar y registrar la masa del molde vacío sin
collar.
3.2. Determinar la capacidad volumétrica del molde.
3.3. Colocar el molde con su collar sobre la placa
base.
3.4. Llenar el molde como se indica:
3.4.1 Colocar una capa de material de
aproximadamente un quinto de la altura del molde
más el collar.
3.4.2 Compactar la capa con 56 golpes.
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3.4.3 Repetir la compactación en 5 capas dejando
un exceso de material sobre el borde en la última
capa.
3.5 Retirar el collar y enrasar con la regla al nivel del
borde del molde.
3.6 Pesar el molde con el suelo compactado. Restar el
peso del molde para obtener el peso del suelo
compactado solo.
3.7 Determinar la densidad húmeda del suelo compactado
dividiendo el peso del suelo por el volumen del
molde.
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RESULTADOS
El contenido de humedad se determinó en Excel por medio de la formula
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Nº MUESTRA g H2O W MOLDE V MOLDE cm3 Nº GOLPES WMOLDE + MH TARRO W TARRO MH + TARRO MS + TARRO
1 5200 100 5958g 2124.03 56 10,682 1S 39,54 328,96 317,23 1I 39,28 370,35 358,82
2 5200 250 5958 2124.03 56 10,925 2S 38,51 325,38 308,41 2I 40,13 308,43 294,16
3 5200 300 5958 2124.03 56 10,903 3S 39,38 343,26 327,01 3I 37,99 359,67 339,66
4 5200 400 5958 2124.03 56 10,932 4S 38,77 378,26 350,68 4I 39,11 368,27 343,77
Densidad sec a=Densidad húmeda100+w
100 Densidad humeda= peso−del−suelo−humedoVolumen
w=(Peso cáp+mat húmedo)−(Peso cáp+mat seco )(Peso cáp+mat seco )−(Peso cápsula)
100Peso material solo=(Peso molde+material )−Peso molde solo
Los resultados anteriores se resumen en un gráfico que muestra
el contenido de humedad versus la densidad seca. En él se
aprecia claramente cuál es la densidad seca máxima y cual será
entonces la humedad óptima.
30% 32% 35%1.00
1.02
1.04
1.06
1.08
1.10
1.12
1.14
1.16
ENSAYO PROCTOR
Contenido de humedad %
Den
sida
d se
ca
11
CONCLUSIONES
Después de realizado este trabajo práctico podemos concluir
que el ensayo Proctor es muy importante en la ingeniería de
suelos, y sobre todo en el diseño y construcción de rellenos y
terraplenes.
En este laboratorio hemos aprendido a realizar el
procedimiento para llevar a cabo el ensayo y poder así saber que
compactación máxima permite el suelo en estudio y cuál es la
humedad óptima para lograr la máxima compacidad.
Para este ensayo nos basamos en la norma de la Mecánica de
suelos – Relaciones humedad/densidad – Parte 2: Métodos de
compactación con pisón de 4,5 kg y 460 mm de caída, que
establece un procedimiento para determinar la relación entre la
humedad y la densidad de un suelo compactado en un molde
normalizado.
En cuanto a los resultados obtenidos, podemos decir que el
suelo alcanza su máxima compacidad con un contenido de humedad
de un 32 %, llegando a una densidad seca de 1,15 g/ml. De
acuerdo a estos valores se puede inferir que el suelo no es
adecuado para ser usado en terraplenes o rellenos que deban
soportar carga, lo cual se corresponde con la experiencia, ya
que el suelo era fino y tenía un alto contenido de material
orgánico.
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RECOMENDACIONES
Se debe calibrar la balanza antes de pesar.
Cada recipiente donde se echa la muestra de 5200g. De
material de base, debe estar limpio y seco, para
evitar polvo o un aumento de humedad (aparte del agua
q 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.
CONCLUSIONES13
El óptimo Contenido de Humedad del material de base
para energía estándar es 7,90% lo cual indica que se
debe agregar 7,54% debido a queel afirmado ya tiene un
0,36% de humedad.
El óptimo Contenido de Humedad del material de base
para energía modificada es 5,30% lo cual indica que se
debe agregar 4,94%.
La densidad máxima para energía estándar es de 2,248
gr/cm3.
La densidad máxima para energía modificada es de 2,329
gr/cm3.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
14
http://ntics.frra.utn.edu.ar/portal/PDFs/compactacion.pdf
Mecánica de Suelos – Juárez Badillo
Manual de ensayos de materiales para carreteras (EM
2000)
http://suelosycimentaciones.blogspot.com/
http://www.ingenieracivil.com/2008/03/densidad-in-
situ-metodo-del-cono-de.html
Condensado de Berry P. y Reid D., Mecánica de Suelos,
Mc-Graw Hill, 1993, p. 378-380.
ANEXO15
A. Materiales:
Molde De 6” Horno de secado Pisones manuales Estándar y Modificado
TAMICES Espátula, cuchara y brocha
Balanza Recipientes
Probeta (500ml)
16
3/4
17
18
19
20
21
22
23