DETERMINACIÓN DEL GRADO DE COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS

1. Objetivos

Estudiar el grado de compactación del suelo mediante el ensayo próctor. Determinar el peso específico seco del suelo estudiado con diferentes

contenidos de humedad. Determinación de la curva de compactación para un suelo. Determinación de la humedad optima de compactación y el peso

específico máximo del suelo analizado.

2. Marco teórico

Se entiende por compactación de los suelos el mejoramiento artificial de sus propiedades por medios mecánicos. En un medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los suelos. Sin embargo, fue hasta 1933 año en el que R.R. Proctor, en sus publicaciones acerca de este tema, encontró que aplicando a un suelo cierta energía al suelo para compactarlo, el peso volumétrico obtenido varía con cl contenido de humedad según una curva, como la de la figura 1, en la cual se puede observar la existencia de un grado de humedad con el cual se obtiene el peso volumétrico máximo para ese suelo y esa energía de compactación.

Figura 1A la abscisa de este punto máximo se le llama humedad óptima, wo, y peso volumétrico seco máximo, γs max respectivamente.La importancia de la compactación de los suelos radica en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtienen al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumentan su peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes

para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar al terreno natural, como en el caso de cimentaciones sobre arenas sueltas.Una de estas pruebas es la prueba de próctor.2.1. Prueba de próctorLa prueba de Proctor reproduce en el laboratorio el tipo de compactación 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 partículas que permite un cierto acomodo de estas cuando se sujetan a un esfuerzo de compactación. Si se sigue incrementando la humedad empleando el mismo esfuerzo de compactación, se llega a obtener el mejor acomodo dc las partículas del suelo, y por consecuencia el mayor peso volumétrico seco, con cierta humedad llamada humedad óptima. A esta humedad deberá pro- curarse siempre efectuar la compactación en el camino, calle o aeropuerto o lugar de que se trate, ya que facilita cl acomodo de las partículas con el menor trabajo del equipo de compactación. Si se aumenta o disminuye la humedad para llegar a obtener el mismo peso sería necesario aumentar el trabajo de las máquinas de compactación. Si a partir de esta condición de humedad óptima y peso volumétrico seco se hacen incrementos de humedad, se provoca un aumento del volumen de los huecos, ocasionándose una sustitución sucesiva de partículas de suelo por agua, en virtud de que cl volumen de aire atrapado entre las partículas de suelo no puede ser disminuido apreciablemente con ese mismo esfuerzo de compactación, obteniéndose por tanto pesos volumétricos secos que van siendo menores a medida que la humedad aumenta.La prueba de Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente la malla No. 4,

3. Materiales

1 Balanza electrónica 1 Lamina de vidrio (1.2 m x 1 m aprox.) Mallas para zarandear la muestra Tapa y fondo para el juego de mallas. 1 Agitador mecánico. 1 martillo de compactación 1 molde de compactación Horno

4. Procedimiento

4.1. Obtener una muestra de suelo.4.2. Colocar la muestra obtenida sobre la lámina de vidrio. Luego proceder a

homogeneizar la muestra.

4.3. Proceder a cuartear la muestra como se muestra en la figura. Luego seleccionar la porción de la muestra con la cual trabajar. Finalmente pesar la porción seleccionada.

4.4. Seleccionar las mallas a usar en este experimento. Acto seguido posicionarlas una sobre otra de tal forma que la malla N°4 esté en debajo de las demás mallas. Finalmente colocar la muestra de suelo en la malla N°4.

4.5. Colocar las mallas en el agitador mecánico. Realizar la operación de cribado durante 20 min.

4.6. Una vez realizado el cribado retirar las mallas del agitador mecánico. Colocar el contenido de la muestra de suelo que ha quedado en la malla N°4 en un

recipiente. Luego repetir este procedimiento hasta obtener alrededor de 2 kg. De tierra.

4.7. Verter la muestra de suelo sobre la lamina de vidrio. Verter sobre ella una cierta cantidad de agua. Homogeneizar la muestra hasta que la muestra presente una humedad la muestra.

4.8. Verter la muestra húmeda sobre el molde de compactación hasta que ésta cubra una eltura igual a 1/3 de la total.

4.9. Colocar la muestra el molde con la muestra en el suelo, para luego utilizar el martillo de compactacion dando 25 golpes sobre el área que ocupa la muestra en el molde siempre teniendo en cuenta que los golpes se repartan uniformente sobre toda la sueperficie.

4.10. Hecho esto colocar mas tierra enel molde, ahora hasta cubrir 2/3 de la altura de este. Realizar el procedimiento 4.9 de nuevo.

4.11. Clocar, finalmente mas muestra sobre el molde, esta vez hasta llenarlo. Luego realizar el procedimiento 4.9 de nuevo.

4.12. Desensamblar el molde en dos partes eliminado la tierra que esta sobre la parte inferior del molde.

4.13. Sacar la muestra del molde desajustando los tornillos de éste. Luego pesar la muestra.

4.14. Obtener un pequeña submuestra y pesarla.

4.15. Poner esta submuestra en un recipiente para luego meterla al horno y secarla por 15 horas para asi determinar el peso seco de esta muestra

4.16. Poner la muestra que queda en la lamina de vidrio y verter sobre ella mas agua.

4.17. repetir del procedimiento 4.8 hasta el 4.13

5. Datos Obtenidos5.1. Datos necesarios para hallar el peso específico de cada muestra

Datos del molde de compactaciónh = 11,7 cmd = 15 cm

Tabla 1

Peso de las muestras trabajadas Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4

Peso muestrahúmeda (kg)

4,1134 4,6175 4,3544 4,2649

Contenido de agua (gr)

14,3 19 28 34,8

Tabla 2

5.2. Datos necesarios para hallar el porcentaje de humedad de cada muestra.

Peso seco y húmedo de las sub-muestras obtenidas del molde de compactación

Muestra

1Muestra

2Muestra

3Muestra

4Peso tara (gr) 21,6 21,7 373,2 22Peso tara + Peso húmedo (gr) 192,8 322,1 498,5 188,6Peso tara + Peso seco (gr) 178,5 287,3 479,5 160,6

Tabla 3

6. Cálculos6.1. Obtención del peso específico de cada muestra

Hallando el volumen del molde de compactación. Ver tabla 1:

V= π4d2×h=π

4(15×10−2)2×(11. 7×10−2)=2.06756×10−3m3

Para la muestra 1De la tabla 2.Sea P1 = 4.1134 kg

γ 1=P1V

= 4 . 1134

2 . 06756×10−3=1989 .49kg /m3

Para la muestra 2Sea P2 = 4.6175 kg

γ 2=P2V

= 4 .6175

2. 06756×10−3=2233.31kg /m3

Para la muestra 3.Sea P3 = 4.3544 kg

γ 3=P3V

= 4 .3544

2 .06756×10−3=2106 . 06kg /m3

Para la muestra 4Sea P4 = 4.6175 kg

γ 41=P4V

= 4 .2649

2 .06756×10−3=2062 .77 kg/m3

6.2. Obtención del porcentaje de humedad (% h) de muestras Para la muestra 1

De la tabla 3.Sea Ph = 192.8 - 21.6 = 171.2 kgSea Ps = 178.2 - 21.6 = 156.9 kg

%h1=Ph−PsPs

=171 .2−156 .9156 .9

=9 . 11%

Para la muestra 2Sea Ph = 322.1 – 21.7 = 300.4 kgSea Ps = 287.3 – 21.7 = 265.6 kg

%h2=Ph−PsPs

=300 .4−265 . 6265 .6

=13 . 1 %

Para la muestra 3.Sea Ph = 498.5 – 373.2 = 125.3 kgSea Ps = 479.5 – 373.2 = 106.3 kg

%h3=Ph−PsPs

=125 .3−106 . 3106 .3

=17 . 87 %

Para la muestra 4Sea Ph = 188.6 – 22 = 166.6 kgSea Ps = 160.6 – 22 = 138.6 kg

%h4=Ph−PsPs

=166 .6−138 . 6138 .6

=20. 2 %

6.3. Grafico del peso específico vs el porcentaje de humedad.

Presentación de resultadosPeso húmedo (gr) 171,2 300,4 125,3 166,6Peso seco (gr) 156,9 265,6 106,3 138,6% humedad 9,11% 13,10% 17,87% 20,20%

Peso específico (kg/m3) 1989,49422 2233,308112106,056

7 2062,76898

8.00% 10.00% 12.00% 14.00% 16.00% 18.00% 20.00% 22.00%1850

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2200

2250

2300

Peso especifico vs % humedad

% humedad

Peso

esp

ecifi

co (k

g/m

3)

Grafico 1

Del grafico 1 se tiene que:% humedad óptima (%h optima) = 13.1 %Peso específico máximo (γmax) = 2233.31 kg/m3

7. Conclusiones

La curva de compactación tuvo un comportamiento de acuerdo a lo esperado

El peso específico máximo de la muestra fue de 2233.31 kg/m3

El porcentaje de densidad óptima fue de 13.1 % Se comprobó que a un cierto límite de humedad el peso específico ya no

tiende a aumentar sino a disminuir.

8. Bibliografía

Mecánica de suelos y cimentaciones. Crespo Villalaz. http://www.icpi.org/sites/default/files/7th_edition-Section_4-

SPANISH.pdf